DE3211047C2 - - Google Patents

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DE3211047C2
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Bela Jeno Nemeth
George Paul Greensburg Pa. Us Grab
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Description

Die Erfindung betrifft einen gesinterten Hartmetallkörper mit Wolframcarbid als Hauptbestandteil und Kobalt, Nickel, Eisen oder deren Legierungen als Binder sowie gegebenenfalls mit einem harten, dichten, hochschmelzenden, festhaftenden Überzug.The invention relates to a sintered hard metal body Tungsten carbide as the main component and cobalt, nickel, iron or their alloys as binders and, if necessary, with a hard, dense, high-melting, firmly adhering coating.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Hartmetallkörpers durch Herstellen eines Pulvergemisches gewünschter Zusammensetzung, Verpressen dieses Gemisches, Sintern des Preßlings und gegebenenfalls Aufbringen eines hochschmelzenden Überzugs.The invention further relates to a method of manufacture of such a hard metal body by producing a powder mixture desired composition, pressing this Mixture, sintering the compact and optionally applying a high melting coating.

Bisher wurden die Oberflächen von Hartmetall-Schneideinsätzen mit verschiedenen harten, hochschmelzenden Überzügen versehen, um die Haltbarkeit der Schneidkante zu verbessern und dadurch die Lebenszeit des Einsatzes, d. h. die Zeit, während der der Einsatz zum Schneiden tatsächlich verwendet werden kann, zu verlängern (vgl. beispielsweise die US-Patentschriften 40 35 541, 35 64 683, 36 16 506, 38 82 581, 39 14 473, 37 36 107, 39 67 035, 39 55 038, 38 36 392 und die US-Reissue-Patentschrift 29 420. Diese bekannten hochschmelzenden Überzüge können aber bedauerlicherweise die Zähigkeit der zementierten Carbideinsätze in unterschiedlichem Maß vermindern. Das Ausmaß des Güteabfalls hängt zumindest teilweise von der Struktur und Zusammensetzung des Überzugs und vom Verfahren ab, das zu seinem Abscheiden verwendet wurde. Obwohl hochschmelzende Überzüge die Haltbarkeit von Metallschneideinsätzen verbessert haben, haben sie doch nicht die Anfälligkeit der Schneidkante für Schäden durch Abplatzen oder Bruch vermindert, insbesondere bei Anwendungen, bei denen das Schneiden mit Unterbrechnungen durchgeführt wird.So far, the surfaces of carbide cutting inserts with various hard, high-melting Coatings added to the durability of the cutting edge improve and thereby the lifetime of the assignment, d. H. the time during which the use for cutting can actually be used to extend (cf. for example US Pat. Nos. 40 35 541, 35 64 683, 36 16 506, 38 82 581, 39 14 473, 37 36 107, 39 67 035, 39 55 038, 38 36 392 and the U.S. reissue patent 29 420. These well-known high-melting coatings can  but unfortunately the toughness of the cemented Reduce carbide inserts to different degrees. The The extent of the drop in quality depends at least in part on the Structure and composition of the coating and process used for his departure. Although high-melting coatings have the durability of Metal cutting inserts have improved, they have not the susceptibility of the cutting edge to damage reduced by flaking or breaking, especially in the case of Applications where cutting is intermittent is carried out.

Die bisherigen Anstrenungen zur Verbesserung der Zähigkeit oder der Kantenfestigkeit bei beschichteten, mit Überzügen versehenen Schneideinsätzen kreisten stets um das Herstellen einer mit Kobalt angereicherten Schicht, die sich von der Grenzfläche zwischen dem Substrat und dem Überzug nach innen erstreckt. Es wurde gefunden, daß eine Kobaltaneicherung in den Oberflächenschichten in bestimmten Substraten mit einer Porosität vom Typ C beim zyklischen Durchlaufen von Vakuum-Sinterprozessen erzielt wird. Diese mit Kobalt angereicherten Zonen waren durch eine Porosität vom Typ A gekennzeichnet, während der Hauptteil des Substrats überwiegend eine Porosität vom Typ C aufwies. Gewöhnlich war in den mit Kobalt angereicherten Zonen eine Verarmung an fester Carbidlösung bis in unterschiedliche Tiefen und in unterschiedlichem Ausmaß zu verzeichnen. Die Kobaltanreicherung ist erwünscht, weil man weiß, daß die Erhöhung des Kobaltgehaltes die Zähigkeit oder Stoßfestigkeit von Hartmetallen erhöht. Bedauerlicherweise ist es schwierig, das Ausmaß der erzielten Anreicherung in Substraten mit einer Porosität vom Typ C zu steuern. Beispielsweise wurde ein Überzug aus Kobalt und Kohlenstoff auf der Oberfläche des Substrats gebildet. Dieser Überzug aus Kobalt und Kohlenstoff wurde vor dem Abscheiden des hochschmelzenden Materials auf dem Substrat entfernt, um eine festhaftende Verbindung zwischen dem Überzug und dem Substrat zu erzielen. Gelegentlich war das Ausmaß der Kobaltanreicherung in den Schichten unterhalb der Oberfläche des Substrats so hoch, daß sich gerade entgegengesetzte, nachteilige Auswirkungen auf die Haltbarkeit der seitlichen Begrenzungsflächen (Flanken) ergaben. Als Folge hiervon wurde die mit Kobalt angereicherte Schicht auf den seitlichen Begrenzungsflächen des Substrats manchmal weggeschliffen, so daß die Kobaltanreicherung nur auf den Schneidbrüsten zurückblieb. Im Vergleich zu Substraten mit einer Porosität vom Typ A oder B sind Substrate mit einer Porosität vom Typ C chemisch nicht so homogen. Daraus kann die Bildung von eta-Phase (eine harte und spröde Phase, die die Zähigkeit beeinträchtigt) an der Grenzfläche zwischen Überzug und Substrat schlecht kontrolliert werden und sich eine Verminderung der Haftung des Überzugs und eine Erhöhung des ungleichmäßigen Überzugswachstums ergeben.The previous efforts to improve toughness or the edge strength of coated, with Covered cutting inserts always circled the production of a layer enriched with cobalt, which is different from the interface between the substrate and the coating extends inwards. It was found that a cobalt accumulation in the surface layers in certain substrates with a type C porosity when cycling through vacuum sintering processes is achieved. These zones enriched with cobalt were characterized by type A porosity, while the bulk of the substrate is predominantly one Type C porosity. Usually was in the with Cobalt-enriched zones impoverished on solid Carbide solution to different depths and in different Extent. The cobalt enrichment is desirable because we know that increasing the cobalt content the toughness or impact resistance of hard metals elevated. Unfortunately, it is difficult Extent of enrichment achieved in substrates with a To control type C porosity. For example, a Coating of cobalt and carbon on the surface of the substrate formed. This cobalt and Carbon was deposited before the high melting point Material removed on the substrate to make it adherent  To achieve connection between the coating and the substrate. Occasionally, the level of cobalt accumulation in the layers below the surface of the Substrate so high that just opposite, adverse effects on the durability of the side Boundary areas (flanks) resulted. As a result from this, the layer enriched with cobalt was exposed the lateral boundary surfaces of the substrate sometimes ground away, so that the cobalt enrichment only on left the cutting breasts. Compared to substrates with a porosity of type A or B are substrates with a porosity of type C chemically not so homogeneous. From this can the formation of eta phase (a hard and brittle phase, which affects toughness) at the interface between coating and substrate are poorly controlled and there is a reduction in Adhesion of the coating and an increase in the uneven Result in coating growth.

Definitionsgemäß wird die Porosität zementierter Carbide nach drei von der ASTM (American Society for Testing and Materials) empfohlenen Katgorien wie folgt klassifiziert:By definition, the porosity of cemented carbides after three from the ASTM (American Society for Testing and Materials) recommended categories as follows:

  • Typ A für Porengrößen mit Durchmessern von weniger als 10 µm;Type A for pore sizes with diameters of less than 10 µm;
  • Typ B für Porengrößen mit Durchmessern zwischen 10 und 40 µm;Type B for pore sizes with diameters between 10 and 40 µm;
  • Typ C für unregelmäßige Poren, die durch die Anwesenheit von Kohlenstoffeinschlüssen bedingt sind. Diese Einschlüsse werden während der metallographischen Herstellung aus der Probe herausgezogen, wobei die genannten unregelmäßigen Poren zurückbleiben.Type C for irregular pores caused by the presence are caused by carbon inclusions. These inclusions are made during the metallographic Production pulled out of the sample, being said irregular pores stay behind.

Die beobachtete Porosität kann zusätzlich zu der vorstehenden Klassifizierung einer Zahl zwischen 1 und 6 zugeordnet werden, um das Ausmaß oder die Häufigkeit der festgestellten Porosität kenntlich zu machen. Die Methode, nach der diese Klassifizierung erfolgt, ist beschrieben in: Dr. P. Schwarzkopf und Dr. R. Kieffer, Cemented Carbides, Verlag McMillan Co., New York, S. 116-120 (1960).The porosity observed can be in addition to the above Classification of a number between 1 and 6 assigned to the extent or frequency of make the porosity identified. The method, according to which this classification is carried out is described in: Dr. P. Schwarzkopf and Dr. R. Kieffer, Cemented Carbides, McMillan Co., New York, pp. 116-120 (1960).

Gesinterte Hartmetalle können auch nach ihren Gehalten an Kohlenstoff- und Wolfram-Binder klassifiziert werden. Wolframcarbid-Kobalt-Legierungen mit einem Überschuß an Kohlenstoff sind durch Porosität vom Typ C gekennzeichnet, die, wie bereits erwähnt, durch Einschlüsse von freiem Kohlenstoff gebildet wird. Wolframcarbid-Kobalt-Legierungen mit geringem Kohlenstoffgehalt, bei denen das Kobalt mit Wolfram gesättigt ist, sind gekennzeichnet durch die Gegenwart von eta-Phase, einem M₁₂C- oder M₆C- Carbid, worin M Kobalt und Wolfram darstellt. Zwischen den Extremen von Porosität vom Typ C und eta-Phase gibt es einen Bereich von dazwischenliegenden Zusammensetzungen aus Bindelegierungen, die Wolfram und Kohlenstoff in unterschiedlichen Mengen in Lösung enthalten, wobei jedoch weder freier Kohlenstoff noch eta-Phase zugegen sind. Der Wolframgehalt in Wolframcarbid-Kobalt-Legierungen kann auch durch die magnetische Sättigung der Bindelegierung gekennzeichnet werden, da die magnetische Sättigung der Kobaltlegierung eine Funktion ihrer Zusammensetzung ist. Laut Literatur hat mit Kohlenstoff gesättigtes Kobalt eine magnetische Sättigung von 158 Gauß · cm³/g Kobalt und deutet auf eine Porosität vom Typ C hin, während eine magnetische Sättigung von 125 Gauß · cm³/g Kobalt und darunter auf die Anwesenheit von eta-Phase hindeutet.Sintered hard metals can also add up to their contents Carbon and tungsten binders are classified. Tungsten carbide-cobalt alloys with an excess of Carbon is characterized by type C porosity, which, as already mentioned, by inclusions of free Carbon is formed. Tungsten carbide-cobalt alloys with low carbon, where the cobalt saturated with tungsten are characterized by the Presence of eta phase, an M₁₂C- or M₆C- Carbide, wherein M represents cobalt and tungsten. Between the extremes of porosity of type C and eta phase there is a range of intermediate compositions from bonding alloys that contain tungsten and carbon contained in different amounts in solution, whereby however neither free carbon nor eta phase is present are. The tungsten content in tungsten carbide-cobalt alloys can also be caused by the magnetic saturation of the binding alloy are marked as the magnetic Saturation of the cobalt alloy is a function of its composition is. According to literature, carbon saturated Cobalt has a magnetic saturation of 158 Gauss · cm³ / g Cobalt and indicates a type C porosity, while a magnetic saturation of 125 Gauss · cm³ / g Cobalt and below on the presence of eta phase indicates.

Aus Kieffer/Benesovsky, Hartmetalle, Springer-Verlag 1965, Seiten 19, 76, 88, 89 und 99 bis 105 sind Sinterhartmetalle und Verfahren zu ihrer Herstellung bekannt. Dabei werden insbesondere die Systeme W-Co-C, WC-TiC-Co, TaC(NbC)-Co und WC-TiC-TaC(NbC)-Co, teilweise anhand von Phasendiagrammen, eingehend beschrieben, wobei auch die Vorgänge bei der Sinterung untersucht werden. So wird z. B. festgestellt (Seite 88), daß dünne kobalthaltige Zwischenschichten schon während des Mahlvorganges der Ausgangsmaterialien durch Eindiffundieren des Kobalts in die Oberfläche der Wolframcarbidkörner entstehen, die magnetisch nachweisbar sind. Andererseits (Seite 89) wurde festgestellt, daß beim Doppelsinterverfahren im Temperaturbereich zwischen 600 und 1250°C parallel zur Verfestigung des Kobalts eine Lösung von freiem Kohlenstoff und von feinsten WC-Teilchen in Kobalt stattfindet. Als Binder für Hartcarbide werden Kobalt, Nickel und Eisen (Seite 105) diskutiert.From Kieffer / Benesovsky, hard metals, Springer-Verlag 1965, Pages 19, 76, 88, 89 and 99 to 105 are cemented carbides and methods for their preparation are known. In doing so  especially the systems W-Co-C, WC-TiC-Co, TaC (NbC) -Co and WC-TiC-TaC (NbC) -Co, partly based on phase diagrams, described in detail, including the operations be examined during sintering. So z. B. found (Page 88) that thin cobalt-containing intermediate layers already during the grinding process of the raw materials by diffusing the cobalt into the surface of the Tungsten carbide grains are created that are magnetically detectable are. On the other hand (page 89) it was found that in the double sintering process in the temperature range between 600 and 1250 ° C parallel to the solidification of the cobalt one Solution of free carbon and the finest toilet particles takes place in cobalt. As a binder for hard carbides cobalt, nickel and iron (page 105) are discussed.

Aus der Zeitschrift VDI-Z 122 (1980), Nr. 13, Seiten 155 bis 159, sind beschichtete Hartmetalle und deren Vewendung als Schneidstoffe bekannt, wobei die Hartmetalle aus den Systemen WC-Co, WC-TiC-TaC-Co und StiC-Mo-Ni aufgebaut sind und gegebenenfalls einen 3 bis 12 µm dicken, bindemetallfreien Überzug aus gegebenenfalls mehreren Hartstoffschichten aufweisen. Als Hartstoffe für den Überzug können TiC, TiN, Ti(C, N) und/oder Al₂O₃ verwendet werden.From the magazine VDI-Z 122 (1980), No. 13, pages 155 to 159, are coated hard metals and their use as Known cutting materials, the hard metals from the systems WC-Co, WC-TiC-TaC-Co and StiC-Mo-Ni are constructed and optionally a 3 to 12 µm thick, binder-metal-free coating may have several hard material layers. As hard materials for the coating, TiC, TiN, Ti (C, N) and / or Al₂O₃ can be used.

Trotz der Vielzahl bereits bekannter gesinterter Hartmetallkörper und Verfahren zu ihrer Herstellung besteht nach wie vor ein Bedürfnis an als Schneideinsätze verwendbaren, gesinterten Hartmetallkörpern mit verbesserter Zähigkeit und Kantenfestigkeit sowie an einem Verfahren zu deren Herstellung. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Bedürfnis zu befriedigen.Despite the large number of known sintered carbide bodies and processes for their manufacture still a need for usable as cutting inserts, sintered carbide bodies with improved toughness and edge strength as well as a process their manufacture. The invention is based on the object to satisfy this need.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den gesinterten Hartmetallkörper gemäß Patentanspruch 1 und das Verfahren gemäß Patentanspruch 10. This object is achieved by the sintered Hard metal body according to claim 1 and that Method according to claim 10.  

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungssgemäßen Hartmetallkörpers sind durch die Merkmale der Patentansprüche 2 bis 9, vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die Merkmale der Patentansprüche 11 und 12 gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the hard metal body according to the invention are characterized by the features of the claims 2 to 9, advantageous embodiments of the invention Process by the features of the claims 11 and 12 marked.

Es wurde gefunden, daß bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Zusatz mindestens teilweise durch Aufnahme von Kohlenstoff aus dem Wolframcarbid in das entsprechende Carbid umgewandelt wird und daß sich eine mit Bindemittel angereicherte Schicht (14) nahe der Außenfläche des gesinterten Hartmetallkörpers bildet, welcher vorzugsweise über seinen gesamten Querschnitt eine Porosität aufweist, die im wesentlichen nur vom Typ A oder B ist. Die Anreicherung kann aber auch in Hartmetallkörpern bewerkstelligt werden, die Kohlenstoffgehalte aufweisen, die von der eta-Phase bis zur Porosität vom Typ C reichen.It has been found that when the process according to the invention is carried out, the addition is converted at least partially by absorption of carbon from the tungsten carbide into the corresponding carbide and that a layer ( 14 ) enriched with binder is formed near the outer surface of the sintered hard metal body, which is preferably over its entire cross-section has a porosity that is essentially only of type A or B. Enrichment can also be accomplished in hard metal bodies with carbon contents ranging from the eta phase to Type C porosity.

Die erfindungsgemäßen Hartmetallkörper weisen außerdem eine Schicht (16) unterhalb der genannten, mit Bindemittel angereicherten Schicht (14) auf, die teilweise an Bindemittel verarmt ist.The hard metal bodies according to the invention also have a layer ( 16 ) below said layer ( 14 ) enriched with binder, which layer is partially depleted of binder.

Als Binder wird vorzugsweise Kobalt verwendet.Cobalt is preferably used as the binder.

Die erfindungsgemäßen Hartmetallkörper weisen nahe ihrer äußeren Oberfläche eine Schicht (14) auf, die verarmt ist an in fester Lösung befindlichem Carbid, und sie weisen darüber hinaus unterhalb der genannten, in Form einer festen Lösung vorliegenden, verarmten Schicht (14) eine weitere Schicht (16) auf, die mit in fester Lösung vorliegenden Carbiden angereichert ist.The hard metal bodies according to the invention have a layer ( 14 ) near their outer surface which is depleted of carbide in solid solution, and they also have a further layer ( 14 ) below the depleted layer ( 14 ) in the form of a solid solution. 16 ), which is enriched with carbides present in solid solution.

Die erfindungsgemäßen Hartmetallkörper weisen vorzugsweise eine Schneidkante am Ort des Zusammentreffens einer Schneidbrust mit einer seitlichen Begrenzungsfläche auf, und zwar mit einem harten, dichten, hochschmelzenden Überzug, der festhaftend mit diesen Flächen verbunden ist. Die mit Bindemittel angereicherte Schicht kann von der seitlichen Begrenzungsfläche vor der Beschichtung mit dem Überzug abgeschliffen werden.The hard metal bodies according to the invention have preferably a cutting edge at the meeting point a cutting breast with a side Boundary surface with a hard, dense, high melting coating that adheres with is connected to these areas. The one enriched with binder Layer can be from the side boundary surface sanded before coating with the coating will.

Der hochschmelzende Überzug besteht vorzugsweise aus einer oder mehreren Schichten aus Metalloxid, -carbid, -nitrid, -borid oder -carbonitrid.The high-melting coating preferably consists of one or more layers of metal oxide, carbide, nitride, boride or carbonitride.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung weiter erläutert. Es istThe invention is based on the Drawing explained further. It is

Fig. 1 ein schematischer Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, beschichteten, als Metallschneideinsatz verwendbaren Hartmetallkörpers, Fig. 1 is a schematic cross-section through an embodiment according to the invention of a coated, useful as a metal cutting insert cemented carbide body

Fig. 2 eine graphische Darstellung charakteristischer Kobaltanreicherungsgrade, die in einem erfindungsgemäßen Hartmetallkörper erzeugt worden sind, als Funktion der Entfernung (Tiefe) von seinen Schneidbrüsten, Fig. 2 is a graph of characteristic cobalt enrichment levels, which have been generated in an inventive cemented carbide body as a function of distance (depth) of their rake faces,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Änderung der relativen Konzentrationen an Bindemittel und in Form fester Lösung vorliegenden Carbiden in Abhängigkeit von der Entfernung (Tiefe) von den Schneidbrüsten einer gemäß Beispiel 12 hergestellten Probe. Fig. 3 is a graph showing the change of the relative concentrations of the binder and in the form of solid solution carbides present in dependence on the distance (depth) of the rake faces of a sample prepared according to Example 12.

Die vorgenannten Ziele der Erfindung werden erreicht durch Hitzebehandlung eines Preßlings, der ein Element enthält, das ein Carbid mit einer negativeren freien Bildungsenergie als Wolframcarbid bei erhöhter Tempratur bildet, welche dicht bei oder über dem Schmelzpunkt liegt. Dieses Element wird aus der Gruppe der IV B- und V B-Übergangsmetalle (Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta) ausgewählt sowie aus deren Legierungen, Nitriden, Carbonitriden und Hydriden. Es wurde gefunden, daß die dem Randbereich eines zementierten Wolframcarbidkörpers unmittelbar benachbarte Materialschicht durchweg mit Bindemittel angereichert sein kann und gewöhnlich mindestens zum Teil an in Form einer festen Lösung vorliegendem Carbid verarmt sein kann, und zwar während des Sinterns oder Wiedererhitzens auf eine Temperatur, die oberhalb des Schmelzpunktes der Bindelegierung liegt, durch Aufnahme von Zusätzen von Nitriden, Hydriden und/oder Carbonitriden der Elemente der Gruppen IV B und V B des periodischen Systems in die Pulverbeschickung.The above objects of the invention are achieved by Heat treatment of a compact that contains an element that contains a carbide with a more negative one free formation energy than tungsten carbide with increased Temperature forms which is close to or above the melting point lies. This element will from the group of IV B and V B transition metals (Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta) selected and from their alloys, Nitrides, carbonitrides and hydrides. It was found, that the edge of a cemented tungsten carbide body immediately adjacent material layer throughout can be enriched with binder and usually at least in part in the form of a solid solution Carbide can be depleted, during sintering or reheating to a temperature, those above the melting point of the binding alloy lies, by adding additives of nitrides, hydrides and / or carbonitrides of the elements of groups IV B and V B of the periodic system in the powder feed.

Beim Sintern reagieren diese Zusätze der Gruppen IV B und V B mit Kohlenstoff unter Bildung von Carbiden oder Carbonitriden. Diese Carbide oder Carbonitride können ganz oder teilweise in Form einer festen Lösung mit Wolframcarbid und anderen gegebenenfalls vorhandenen Carbiden vorliegen. Der im fertig gesinterten Carbid vorliegende Stickstoffgehalt ist gegenüber dem in Form eines Nitrids oder Carbonitrids zugegebenen Stickstoffgehalt charakteristisch vermindert, da diese Zusätze bei erhöhten Temperaturen oberhalb und unterhalb des Schmelzpunktes der Bindelegierung instabil sind und zu einer mindestens teilweisen Verflüchtigung von Stickstoff aus der Probe führen, wenn die Sinteratmosphäre eine geringere Stickstoffkonzentration enthält als ihrem Gleichgewichtsdampfdruck entspricht. Wenn der Zusatz in Form des Metalls, der Legierung oder des Hydrids zugegeben wird, wird es außerdem in kubisches Carbid umgewandelt, das charakteristischerweise zusammen mit Wolframcarbid und gegebenenfalls anderen anwesenden Carbiden in Form einer festen Lösung vorliegt. Der Wasserstoff von gegebenenfalls zugegebenem Hydrid verdampft während des Sinterns.These additives of groups IV B react during sintering and V B with carbon to form carbides or Carbonitrides. These carbides or carbonitrides can in whole or in part in the form of a solid solution Tungsten carbide and others, if any Carbides are present. The one in the finished sintered carbide present nitrogen content is compared to that in the form a nitride or carbonitride added nitrogen content characteristically diminished because of these additives at elevated temperatures above and below the Melting point of the binding alloy are unstable and at least partial volatilization of Take nitrogen out of the sample when the sintering atmosphere contains a lower nitrogen concentration than yours Equilibrium vapor pressure corresponds. If the addition in the form of metal, alloy or Hydride is added, it also becomes cubic  Carbide converted that characteristically together with tungsten carbide and possibly others present Carbides are in the form of a solid solution. The hydrogen evaporated from any added hydride during sintering.

Die Metalle Tantal, Titan, Niob und Hafnium sowie deren Hydride, Nitride und Carbonitride können allein oder in Konmbination miteinander verwendet werden, um eine durchgehende Kobaltanreicherung zu fördern, und zwar durch Sintern oder nachfolgende Wärmebehandlung von Legierungen auf Basis von Wolframcarbid-Kobalt mit einem innerhalb weiter Grenzen liegenden Kohlenstoffgehalt. Es wurde gefunden, daß Zusätze von insgesamt bis zu etwa 15 Gew.-% brauchbar sind. Man nimmt an, daß die Metalle Zirkonium und Vanadium und deren Nitride, Carbonitride und Hydride für diesen Zweck ebenfalls geeignet sind. In Legierungen mit einer Porosität vom Typ A und B und in Kohlenstoffmangel- Legierungen, die eta-Phase enthalten, erfolgt die Kobaltanreicherung ohne Ausbildung einer äußeren Kobalt- oder Kohlenstoffdeckschicht, so daß auf diese Weise die Notwendigkeit vermieden wird, einen Überschuß an Kobalt und Kohlenstoff von den zementierten Carbidoberflächen zu entfernen, bevor der hochschmelzende Überzug aufgebracht wird.The metals tantalum, titanium, niobium and hafnium and their Hydrides, nitrides and carbonitrides can be used alone or in Combination can be used to create a continuous Promote cobalt enrichment through Sintering or subsequent heat treatment of alloys based on tungsten carbide cobalt with an inside carbon limits. It was found that additives totaling up to about 15% by weight are usable. The metals are believed to be zirconium and vanadium and their nitrides, carbonitrides and hydrides are also suitable for this purpose. In alloys with a porosity of type A and B and in carbon deficiency Alloys containing eta phase are made cobalt enrichment without the formation of an external one Cobalt or carbon top layer, so that on this Way the need is avoided, a surplus of cobalt and carbon from the cemented carbide surfaces to remove before the high-melting Coating is applied.

Zusätze von etwa 0,5 bis 2 Gew.-%, und zwar insbesondere Zusätze von Titan in Form von Titannitrid oder Titancarbonitrid zu Legierungen auf Basis von Wolframcarbid- Kobalt sind bevorzugt. Da Titannitrid während des Vakuumsinterns nicht vollständig stabil bleibt, wodurch sich mindestens teilweise der Stickstoff verflüchtigt, wird vorzugsweise ein halbes Mol Kohlenstoff pro Mol des eingesetzten Stickstoffes zugegeben, um den für eine Wolfram-Magerkobalt-Bindelegierung notwendigen Kohlenstoffgehalt aufrechtzuerhalten. Es wurde gefunden, daß die Kobaltanreicherung auf dem Wege über Wärmebehandlung von Legierungen auf Basis von Wolramcarbid-Kobalt leichter verläuft, wenn die Legierung einen an W gemagerten W-Co-Binder enthält. Der Magerwolfram-Kobalt-Binder sollte vorzugsweise eine magnetische Sättigung von 145 bis 157 Gauß · cm³/g Kobalt aufweisen. Zusätze von Titannitrid zusammen mit den notwendigen Kohlenstoffzusätzen zu Pulvergemischen auf Basis von Wolframcarbid-Kobalt beschleunigen die Bildung von Kobalt-Bindelegierung mit einer magnetischen Sättigung von 145 bis 157, die gewöhnlich nur schwer zu erreichen ist. Obwohl eine Kobalt-Bindelegierung mit einer magnetischen Sättigung von 145 bis 157 Gauß · cm³/g Kobalt bevorzugt wird, können auch Legierungen angereichert werden, die Wolfram-Kobalt-Bindelegierungen enthalten, welche an Wolfram gesättigt sind (weniger als 125 Gauß · cm³/g Kobalt).Additions of about 0.5 to 2% by weight, in particular Additions of titanium in the form of titanium nitride or titanium carbonitride for alloys based on tungsten carbide Cobalt are preferred. Because titanium nitride during vacuum sintering does not remain completely stable, which makes the nitrogen is at least partially evaporated preferably half a mole of carbon per mole of added nitrogen added to the for a Tungsten-lean cobalt binding alloy necessary Maintain carbon content. It was found, that the cobalt enrichment by way of heat treatment of alloys based on tungsten carbide-cobalt  runs more easily if the alloy is leaned to W. Contains W-Co-Binder. The lean tungsten cobalt binder should preferably be used a magnetic saturation of 145 to 157 Gauss · cm³ / g Have cobalt. Additions of titanium nitride along with the necessary carbon additives to powder mixtures based on tungsten carbide cobalt accelerate the Formation of cobalt binding alloy with a magnetic Saturation from 145 to 157, which is usually only is difficult to reach. Although a cobalt binding alloy with a magnetic saturation of 145 to Alloys can also be preferred to 157 Gauss · cm³ / g cobalt enriched, the tungsten-cobalt binding alloys contain, which are saturated with tungsten (less than 125 gauss · cm³ / g cobalt).

Es wurde gefunden, daß eine Kobaltanreicherungsschicht mit einer Schichtdicke von mehr als 6 µm zu einer deutlichen Verbesserung der Kantenfestigkeit von mit hochschmelzenden Überzügen versehenen Hartmetalleinsätzen führt. Obwohl Kobaltanreicherungen bis zu einer Tiefe von 125 µm erzielt worden sind, ist eine mit Kobalt angereicherte Schicht mit einer Dicke von 12 bis 50 µm für den Anwendungsfall der beschichteten Schneideinsätze bevorzugt. Vorzugsweise beträgt der Kobaltgehalt der mit Kobalt angereicherten Schicht bei einem mit einem hochschmelzenden Überzug versehenen Einsatz zwischen 150 und 300% des mittleren Kobaltgehaltes, gemessen auf der Oberfläche mittels Röntgenstrukturanalyse.A cobalt enrichment layer was found with a layer thickness of more than 6 µm to a clear one Improve the edge strength of with high-melting Coated carbide inserts leads. Although cobalt enrichments up to one A depth of 125 µm has been achieved with cobalt Enriched layer with a thickness of 12 to 50 µm for the application of the coated cutting inserts prefers. The cobalt content is preferably the same as Cobalt-enriched layer on one with a high-melting Covered insert between 150 and 300% of the average cobalt content, measured on the surface using X-ray structure analysis.

Es wird angenommen, daß die Bindemittelanreicherung in allen Wolfframcarbid-Bindemittel-kubisches Carbid (d. h. Tantal, Niob, Titan, Vanadium, Hafnium, Zirkonium)- Legierungen erfolgt, die nicht zu einem durchgehenden Carbidgerüst zusammensintern. Diese Legierungen, die 3 Gew.-% und mehr Bindemittel enthalten, reichern sich bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der Schicht 14 an. Bei der Anwendung der Erfindung auf Schneideinsätze wird jedoch ein Bindemittelgehalt von zwischen 5 und 10 Gew.-% Kobalt und ein Gesamtgehalt an kubischem Carbid von 20 Gew.-% oder darunter bevorzugt. Obschon Kobalt das bevorzugte Bindemittel darstellt, können statt dessen Nickel, Eisen sowie Nickel-Eisen-Legierungen und Legierungen des Nickels und Eisens mit Kobalt ebenfalls verwendet werden. Andere Bindelegierungen, die Nickel, Kobalt oder Eisen enthalten, sind ebenfalls verwendbar.It is believed that binder enrichment occurs in all tungsten carbide binder cubic carbide (ie, tantalum, niobium, titanium, vanadium, hafnium, zirconium) alloys that do not sinter together into a continuous carbide backbone. These alloys, which contain 3% by weight or more of binder, accumulate with layer 14 when the method according to the invention is used. When applying the invention to cutting inserts, however, a binder content of between 5 and 10% by weight of cobalt and a total content of cubic carbide of 20% by weight or less is preferred. Although cobalt is the preferred binder, nickel, iron, and nickel-iron alloys and alloys of nickel and iron with cobalt can also be used instead. Other binding alloys containing nickel, cobalt or iron can also be used.

Die zur Erzielung der Bindemittelanreicherung angewandten Sinter- und Hitzebehandlungstemperaturen sind die für das Flüssig-Sintern charakteristischen Temperaturen. Für Legierungen auf Kobalt-Basis betragen diese Temperaturen 1285 bis 1540°C. Die Sinterdurchläufe sollten mindestens 15 Minuten bei der Sintertemperatur dauern. Die Ergebnisse können weiter optimiert werden durch Anwendung gesteuerter Kühlungsgeschwindigkeiten, von den Hitzebehandlungstemperaturen hinunter bis auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Bindelegierung. Diese Abkühlungsgeschwindigkeiten sollten zwischen 25 und 85°C/h, vorzugsweise zwischen 40 und 70°C/h liegen. Die Verfahrensstufe der Hitzebehandlung für Schneideinsätze mit einem Kobaltbinder dauert besonders vorteilhaft 30 bis 150 Minuten bei 1370 bis 1500°C, gefolgt von einer Abkühlung auf 1200°C mit einer Geschwindigkeit von 40 bis 70°C/h. Der während der Hitzebehandlung angewandte Druck kann variieren von 0,133 Pa bis hinauf zu jenen erhöhten Drücken, die gewöhnlich beim isostatischen Warmpreßverfahren angewandt werden. Der bevorzugte Druck beträgt zwischen 0,133 und 0,200 hPa. Wenn Nitrid- oder Carbonitrid- Zusätze verwendet werden, liegt der Dampfdruck des Stickstoffes in der Sinteratmosphäre vorzugsweise unterhalb seines Gleichgewichtsdruckes, um die Verflüchtigung des Stickstoffes aus dem Substrat zu gestatten.The ones used to achieve binder enrichment Sintering and heat treatment temperatures are the ones for that Liquid sintering characteristic temperatures. For These temperatures are based on cobalt-based alloys 1285 to 1540 ° C. The sintering runs should at least Take 15 minutes at the sintering temperature. The results can be further optimized by using controlled Cooling speeds, from heat treatment temperatures down to a temperature below the melting point of the binding alloy. These cooling rates should be between 25 and 85 ° C / h, preferably between 40 and 70 ° C / h. The procedural stage heat treatment for cutting inserts with one Cobalt binder takes 30 to 150 particularly advantageously Minutes at 1370 to 1500 ° C, followed by cooling to 1200 ° C at a speed of 40 to 70 ° C / h. The pressure applied during the heat treatment can vary from 0.133 Pa up to those elevated Pressures that are common in hot isostatic pressing be applied. The preferred pressure is between 0.133 and 0.200 hPa. If nitride or carbonitride Additives are used, the vapor pressure of the nitrogen in the sintering atmosphere, preferably below its equilibrium pressure to prevent the volatilization of the Allow nitrogen from the substrate.

Da eine erste Anreicherung bereits beim Sintern erfolgt, können Schleifstufen beim Herstellungsverfahren der Metallschneideinsätze die angereicherten Zonen wieder entfernen. In solchen Fällen kann eine nachfolgende Hitzebehandlung entsprechend der vorstehenden Parameter zur Entwicklung einer neuen angereicherten Schicht unterhalb der äußeren Oberflächen angewandt werden.Since the first enrichment takes place during sintering, can grind stages in the manufacturing process the metal cutting inserts the enriched zones again  remove. In such cases, subsequent heat treatment can be used according to the parameters above Development of a new enriched layer below of the outer surfaces.

Mit Binder angereicherte Substrate für beschichtete Schneideinsätze können Binderanreicherungen auf beiden Seiten aufweisen, sowohl auf den Schneidbrüsten als auch auf den Flanken. Je nach der Art des Einsatzes kann jedoch die Binderanreicherung auf den Flanken auch entfernt werden, doch ist dies nicht nötig, um ein optimales Funktionieren in allen Fällen zu erreichen.Binder-enriched substrates for coated Cutting inserts can have binder enrichments on both Have sides, both on the cutting breasts as well on the flanks. However, depending on the type of use the binder enrichment on the flanks also removed be, but this is not necessary to achieve an optimal Achieve functioning in all cases.

Die mit Binder angereicherten Substrate können unter Verwendung der dem Fachmann bekannten Beschichtungstechniken zur Herstellung hochschmelzender Überzüge beschichtet werden. Obschon der angewandte hochschmelzende Überzug eine oder mehrere Schichten aufweisen kann, die aus der Gruppe IV B und V B des periodischen Systems ausgewählte Materialien wie Carbide, Nitride, Boride und Carbonitride sowie Oxid oder Oxynitrid von Aluminium umfassen, so wurde doch gefunden, daß eine Kombination von guter Schneidkantenfestigkeit und Flankenhaltbarkeit erreicht werden kann durch Vereinen eines Substrats mit einer erfindungsgemäßen, mit Binder angereicherten Schicht mit einem Überzug aus:The binder-enriched substrates can be used the coating techniques known to those skilled in the art coated to produce high-melting coatings will. Although the applied high-melting coating can have one or more layers which consist of the Group IV B and V B of the periodic system selected Materials such as carbides, nitrides, borides and carbonitrides as well as oxide or oxynitride of aluminum, so it was found that a combination of good Cutting edge strength and edge durability achieved can be achieved by combining a substrate with a layer enriched with binder according to the invention a coating of:

  • - Aluminiumoxid über einer inneren Schicht aus Titancarbid;- Alumina over an inner layer Titanium carbide;
  • -oder einer inneren Schicht aus Titancarbid, gebunden an eine Zwischenschicht aus Titancarbonitrid, die an eine äußere Schicht aus Titannitrid gebunden ist;or an inner layer of titanium carbide, bonded to an intermediate layer of titanium carbonitride, that to an outer layer Titanium nitride is bound;
  • -oder Titannitrid, gebunden an eine innere Schicht aus Titancarbid.or titanium nitride bound to an inner one Layer of titanium carbide.

Besonders bevorzugt ist ein Hartmetallkörper mit einer mit Bindemittel angereicherten erfindungsgemäßen Schicht in Verbindung mit einem Titancarbid/Aluminiumoxid- Überzug. In diesem Falle sollte der Überzug eine Gesamtdicke von 5 bis 8 µm haben.A hard metal body is particularly preferred with a binder-enriched invention Layer in connection with a titanium carbide / aluminum oxide  Coating. In this case the coating should be an overall thickness from 5 to 8 µm.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen, beschichteten Hartmetallkörper in Form eines Metallschneideinsatzes 2 schematisch gezeichnet. Der Einsatz 2 umfaßt ein Substrat in Form eines Hartmetallkörpers 12 mit einer mit Binder angereicherten Schicht 14 und einer an Binder verarmten Schicht 16 über dem Hauptteil 18 des Substrats 12, dessen chemische Eigenschaften im wesentlichen den chemischen Eigenschaften des ursprügnlichen Pulvergemisches entsprechen.In Fig. 1, an embodiment for a coated hard metal body according to the invention in the form of a metal cutting insert 2 is shown schematically. The insert 2 comprises a substrate in the form of a hard metal body 12 with a layer 14 enriched with binder and a layer 16 depleted in binder over the main part 18 of the substrate 12 , the chemical properties of which essentially correspond to the chemical properties of the original powder mixture.

Eine mit Binder angereicherte Schicht 14 befindet sich auf den Schneidbrüsten 4 des Hartmetallkörpers 12, wobei die Schicht 14 an den seitlichen Begrenzungsflächen, den Flanken 6, des Körpers abgeschliffen wurde. Unterhalb der mit Binder angereicherten Schicht 14, also in Richtung auf das Innere des Körpers 12 gelegen, befindet sich im gezeichneten Ausführungsbeispiel eine an Binder verarmte Zone 16. Es wurde gefunden, daß diese an Binder abgereicherte Zone 16 sich zusammen mit der mit Binder angereicherten Schicht 14 entwickelt, wenn Hartmetallkörper nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden.A layer 14 enriched with binder is located on the cutting breasts 4 of the hard metal body 12 , the layer 14 having been ground down on the lateral boundary surfaces, the flanks 6 , of the body. Below the layer 14 enriched with binder, that is to say in the direction of the interior of the body 12 , in the exemplary embodiment shown there is a zone 16 depleted of binder. It has been found that this zone 16 depleted in binder develops together with the layer 14 enriched in binder when hard metal bodies are produced by the method according to the invention.

Die an Binder verarmte Zone 16 wird teilweise an Bindemittel abgereichert, während sie mit in fester Lösung vorliegenden Carbiden angereichert wird. Die angereichterte Schicht 14 wird teilweise an in fester Lösung vorliegenden Carbiden abgereichert. Unterhalb der an Binder verarmten Zone 16 befindet sich das Substratmaterial des Hauptteils 18.Binder-depleted zone 16 is partially depleted of binder while being enriched with solid solution carbides. The enriched layer 14 is partially depleted of carbides present in solid solution. The substrate material of the main part 18 is located below the zone 16 depleted of binder.

Am Ort des Zusammentreffens der Schneidbrüste 4 und der Flanken 6 wird eine Schneidkante 8 gebildet. Obschon die hier gezeigte Schneidkante 8 gehont ist, ist das Honen der Schneidkante nicht für alle Anwendungsfälle der vorliegenden Erfindung notwendig. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die mit Binder angereicherte Schicht 14 sich bis in diese Schneidkantenzone hinein erstreckt und vorzugsweise an den größten Teil der gehonten Schneidkante 8, wenn nicht an die gesamte Schneidkante 8, angrenzt. Die an Binder verarmte Zone 16 erstreckt sich bis zur Oberfläche der Flanke 6, gerade unterhalb der Schneidkanten 8. Ein hochschmelzender Überzug 10 ist an die äußere Oberfläche des Hartmetallkörpers 12 festhaftend gebunden.A cutting edge 8 is formed at the point where the cutting breasts 4 and the flanks 6 meet. Although the cutting edge 8 shown here is honed, honing the cutting edge is not necessary for all applications of the present invention. From Fig. 1 it can be seen that the layer 14 enriched with binder extends into this cutting edge zone and preferably adjoins the majority of the honed cutting edge 8 , if not the entire cutting edge 8 . The zone 16 depleted of binder extends to the surface of the flank 6 , just below the cutting edges 8 . A high-melting coating 10 is bonded to the outer surface of the hard metal body 12 .

Diese und andere Merkmale der Erfindung werden anhand der folgenden Beispiele eingehend erläutert:These and other features of the invention will become apparent from the following examples explained in detail:

Beispiel 1Example 1

Ein 7000 g Pulver enthaltendes Gemisch wurde 16 Stunden lang mit einem Paraffin, einem oberflächenaktiven Mittel, einem Lösungsmittel und mit Kobalt-gebundenen Wolframcarbid- Zykloiden vermahlen und vermischt, und zwar in folgenden Mengen und Verhältnissen:A mixture containing 7000 g of powder was run for 16 hours long with a paraffin, a surfactant, a solvent and with cobalt-bonded tungsten carbide Cycloids ground and mixed, in following quantities and ratios:

Es wurden quaderförmige Einsatz-Rohlinge mit Abmessungen von 15,1×15,1×5,8 bis 6,1 mm und mit einem Gewicht von 11,6 g unter einer Kraft von 8200 kg zu Tabletten verpreßt. Diese Einsätze wurden bei 1496°C 30 Minuten lang vakuumgesintert und dann unter den im Ofen herrschenden Bedingungen abgekühlt. Nach dem Sintern wogen die Einsätze 11,25 g und besaßen eine Größe von 13,26× 13,26×4,95 mm. Diese Einsätze wurden dann bis zum Erreichen von SNG433-Standardabmessungen wie folgt bearbeitet (diese Kennzeichnungsnummer ist auf das Kennzeichnungssystem für Einsätze gestützt, das von der American Standards Association entwickelt wurde und von der Schneidwerkzeugindustrie allgemein übernommen wurde. Die internationale Kennzeichnung ist: SNGN 12 04 12):There were rectangular insert blanks with dimensions from 15.1 x 15.1 x 5.8 to 6.1 mm and with a weight of 11.6 g under a force of 8200 kg to tablets pressed. These inserts were at 1496 ° C for 30 minutes long vacuum sintered and then among those in the furnace Conditions cooled. After sintering, they weighed  Inserts 11.25 g and were 13.26 × in size 13.26 x 4.95 mm. These missions were then completed of SNG433 standard dimensions processed as follows (This identification number is on the labeling system supported by American Standards Association was developed and developed by the Cutting tool industry was generally taken over. The international marking is: SNGN 12 04 12):

  • 1. Die oberen und unteren Flächen (Schneidbrüste) der Einsätze wurden bis zu einer Dicke von 4,75 mm geschliffen.1. The upper and lower surfaces (cutting breasts) the inserts were made to a thickness of 4.75 mm ground.
  • 2. Die Einsätze wurden 60 Minuten lang unter einem 100 Micron-Vakuum bei 1427°C hitzebehandelt und dann mit einer Geschwindigkeit von 56°C/h auf 1204°C abgekühlt und danach unter den umgebenden Ofenbedingungen abgekühlt.2. The inserts were placed under one for 60 minutes 100 micron vacuum heat treated at 1427 ° C and then at a rate of 56 ° C / h Cooled 1204 ° C and then under the surrounding Oven conditions cooled.
  • 3. Die seitlichen Begrenzungsflächen (Flanken) wurden bis zu einem Quadrat mit 12,70 mm Seitenlänge geschliffen, und die Schneidkanten wurden auf einen Radius von 0,064 mm gehont.3. The lateral boundary surfaces (flanks) were up to a square with a side length of 12.70 mm ground, and the cutting edges were honed to a radius of 0.064 mm.

Ein Titancarbid/Titancarbonitrid/Titannitrid-Überzug wurde dann auf die geschliffenen Einsätze aufgebracht, unter Verwendung der folgenden chemischen Dampfabscheidungsmethode (CVD) in der nachfolgend aufgeführten Reihenfolge der einzelnen Schritte: A titanium carbide / titanium carbonitride / titanium nitride coating was then applied to the ground inserts, using the following chemical vapor deposition method (CVD) in the order listed below of the individual steps:  

Tabelle I Table I

Zusammen mit den vorstehenden Einsätzen wurden Einsätze hergestellt, die aus dem gleichen Pulvergemisch, aber ohne TiN und dessen begleitenden Kohlenstoffzusatz gemacht waren. Die beschichteten Überzüge wiesen folgende mikrostrukturellen Daten auf:Along with the above bets, bets became bets made from the same powder mixture, but without Made of TiN and its accompanying carbon additive were. The coated coatings showed the following microstructural Dates on:

Beispiel 2Example 2

Grüne, tablettenförmig gepreßte Einsätze wurden entsprechend Beispiel 1 und unter Verwendung der in Beispiel 1 beschriebenen Gemische mit und ohne TiN und dessen begleitende Kohlenstoffzusätze hergestellt. Diese Einsätze wurden bei 1496°C 30 Minuten lang unter einem Vakuum von 25 Mikron gesintert und dann unter den im Ofen herrschenden Bedingungen abgekühlt. Sie wurden darauf gehont (0,064 mm Radius) und anschließend mit TiC/TiCN/TiN CVD-beschichtet, entsprechend der in Tabelle I wiedergegebenen Methode. Es ist zu beachten, daß bei diesem Beispiel die mit Kobalt angereicherte Schicht sich sowohl auf den Flanken als auch auf den Schneidbrüsten befand.Green, tablet-shaped inserts were made accordingly Example 1 and using that in Example 1 described mixtures with and without TiN and its accompanying Carbon additives made. These stakes were at 1496 ° C for 30 minutes under a vacuum of 25 microns sintered and then under the conditions prevailing in the furnace cooled down. They were honed (0.064 mm radius) and then CVD coated with TiC / TiCN / TiN, accordingly the method shown in Table I. It is note that in this example, the one enriched with cobalt Layer on both the flanks and on top the cutting breasts.

Die beschichteten Einsätze wurden genau ausgewertet, wobei folgende Ergebnisse erhalten wurden:The coated inserts were carefully evaluated, whereby the following results were obtained:

Beispiel 3Example 3

Ein Gemisch der folgenden Materialien wurde zusammen mit einem oberflächenaktiven Mittel, einem flüchtigen Bindemittel, einem Lösungsmittel und 114 kg Zykloiden in eine zylindrische Mühle gebracht:A mixture of the following materials was used along with a surfactant, a volatile binder, a solvent and 114 kg of cycloids in one cylindrical mill brought:

Die Pulverbeschickung wurde so abgeglichen, daß sich in der Beschickung ein Gesamtkohlenstoffgehalt von 6,25 Gew.-% ergab. Die Beschickung wurde 90 261 Umdrehungen lang vermischt und vermahlen, wobei sich eine mittlere Teilchengröße von 0,90 µm ergab. Das Gemisch wurde dann feucht gesiebt, getrocknet und in eine Hammermühle gebracht. Preßlinge wurden hergestellt und dann 30 Minuten lang bei 1454°C gesintert und danach unter Ofen-Umgebungsbedingungen gekühlt.The powder feed was adjusted so that in the Feed total carbon content 6.25% by weight revealed. The feed was mixed for 90 261 revolutions and grind, with an average particle size of 0.90 µm. The mixture then became moist sieved, dried and placed in a hammer mill. Moldings were made and then added for 30 minutes Sintered at 1454 ° C and then under furnace ambient conditions chilled.

Diese Behandlung führte zu einem gesinterten Rohling mit einer magnetischen Sättigung von insgesamt 117 bis 121 Gauß · cm³/g Kobalt (einschließlich des Hauptteils und des mit Binder angereicherten Materials gemessen). Die mikrostrukturelle Auswertung des gesinterten Rohlings ergab: eta-Phase durch den gesamten Rohling hindurch vorhanden; Porosität vom Typ A-2 bis B-3; Dicke der mit Kobalt angereicherten Zone etwa 26,9 µm; Dicke der an fester Lösung verarmten Zone etwa 31,4 µm. This treatment resulted in a sintered blank a magnetic saturation of 117 to 121 in total Gauss · cm³ / g cobalt (including the body and the material enriched with binder). The microstructural Evaluation of the sintered blank showed: eta phase present through the entire blank; Porosity of types A-2 to B-3; Thickness of those enriched with cobalt Zone about 26.9 µm; Thickness of solid solution depleted zone about 31.4 µm.  

Beispiel 4Example 4

Die folgenden Materialien wurden in einen mit einer Wolframcarbid-Kobalt-Legierung ausgefütterten Mahlbehälter mit einem inneren Durchmesser von 190 mm und einer Länge von 194 mm gegeben. Zusätzlich wurden in den Mahlbehälter 17,3 kg von 3,2 mm großen Wolframcarbid-Kobalt-Zykloiden gegeben. Diese Materialien wurden durch Rotieren des Mahlbehälters um seine Zylinderachse mit 85 Umdrehungen pro Minute 72 Stunden lang (das sind 367 200 Umdrehungen) vermahlen und miteinander vermischt.The following materials were made into one with a Grinding container lined with tungsten carbide-cobalt alloy with an inner diameter of 190 mm and a length given by 194 mm. In addition, in the grinding bowl 17.3 kg of 3.2 mm tungsten carbide-cobalt cycloids given. These materials were made by rotating the grinding bowl around its cylinder axis with 85 revolutions per Minute for 72 hours (that's 367 200 revolutions) ground and mixed together.

Zusammensetzung der BeschickungFeed composition

283 g (4,1 Gew.-%)TaC 205 g (3,0 Gew.-%)NbC 105 g (1,5 Gew.-%)TiN 7,91 g (0,1 Gew.-%)C 381 g (5,5 Gew.-%)Co 5946 g (85,8 Gew.-%)WC 105 g Paraffin (Sunoco 3420)
14 g oberflächenaktives Mittel (Ethomeen S-15)
2500 mlPerchloräthylen
283 g (4.1% by weight) TaC 205 g (3.0% by weight) NbC 105 g (1.5% by weight) TiN 7.91 g (0.1% by weight) C 381 g (5.5% by weight) Co 5946 g (85.8% by weight) WC 105 g paraffin (Sunoco 3420)
14 g surfactant (Ethomeen S-15)
2500 ml perchlorethylene

Dieses Gemisch wurde so ausgewogen, daß eine 2 Gew.-% Wolfram-98 Gew.-% Kobalt enthaltende Bindelegierung entsteht. Nach dem Mahlen und Vermischen wurde das Gemisch feucht gesiebt, um Teilchen mit Übergröße und Verunreinigungen zu entfernen, dann wurde bei 93°C unter einer Stickstoffatmosphäre getrocknet und in einer Hammermühle gemahlen, um Agglomerate aufzubrechen.This mixture was weighed out so that a 2 wt .-% Binding alloy containing tungsten-98% by weight cobalt arises. After grinding and mixing, the mixture became wet sieved to oversize particles and contaminants to remove, then was at 93 ° C under a nitrogen atmosphere dried and in a hammer mill ground to agglomerates to break up.

Mit diesem Pulver wurden Preßlinge hergestellt und dann bei 1454°C 30 Minuten lang gesintert und unter Umgebungsbedingungen gekühlt.With this powder, compacts were made and then sintered at 1454 ° C for 30 minutes and under ambient conditions chilled.

Die obere und untere Fläche, d. h. die Schneidbrüste, des Einsatzes wurden dann bis zum Erreichen der Enddicke geschliffen. Hiernach folgte eine Hitzebehandlung bei 1427°C unter einem Vakuum von 100 Micron. Nach 60 Minuten bei dieser Temperatur wurden die Einsätze mit einer Geschwindigkeit von 56°C/h auf 1204°C herabgekühlt und dann im Ofen gekühlt unter den dort herrschenden Umgebungsbedingungen. Die seitlichen Oberflächen (Flanken) wurden dann geschliffen, so daß sich ein Quadrat von 12,70 mm Seitenlänge ergab, und die Schneidkanten des Einsatzes wurden auf einen Radius von 0,064 mm gehont. Diese Behandlung ergab ein Einsatzsubstrat, bei dem nur die Schneidbrüste eine mit Kobalt angereicherte und an fester Lösung verarmte Zone aufwiesen, wobei diese Zonen von den seitlichen Begrenzungsflächen (Flanken) weggeschliffen wurden.The top and bottom surfaces, i.e. H. the cutting breasts, des The insert was then ground until the final thickness was reached. This was followed by heat treatment  1427 ° C under a vacuum of 100 microns. After 60 minutes at this temperature the inserts were at a rate cooled from 56 ° C / h to 1204 ° C and then cooled in the oven under the ambient conditions there. The side surfaces (flanks) were then ground so that there is a square of 12.70 mm side length revealed, and the cutting edges of the insert were honed to a radius of 0.064 mm. This treatment resulted in an insert substrate in which only the cutting breasts a solution enriched with cobalt and poor in solid solution Zone had, these zones from the side Boundary surfaces (flanks) were ground away.

Die Einsätze wurden dann in einen Beschichtungsreaktor eingebracht und mit einer dünnen Titancarbid-Schicht überzogen, und zwar unter Verwendung der folgenden chemischen Dampfabscheidungsmethode. Die heiße, die Einsätze enthaltende Zone wurde zunächst von Raumtemperatur auf 900°C aufgeheizt. Während des Aufheizens ließ man Wasserstoffgas durch den Reaktor mit einer Geschwindigkeit von 11,55 l/min hindurchströmen. Der Druck im Reaktor wurde auf etwas weniger als einer Atmosphäre gehalten. Die heiße Zone wurde dann von 900°C auf 982°C aufgeheizt. Während dieses zweiten Aufheizens wurde der Reaktordruck bei 180 Torr gehalten, wobei ein Gemisch aus Titantetrachlorid und Wasserstoff sowie reinem Wasserstoffgas in den Reaktor mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 15 l/min bzw. 33 l/min eintrat. Die Gemische aus Titantetrachlorid und Wasserstoffgas wurden dadurch erhalten, daß man das Wasserstoffgas durch einen Verdampfer strömen ließ, der das Titantetrachlorid auf einer Temperatur von 47°C hielt. Nach dem Erreichen von 982°C ließ man Methan in den Reaktor mit einer Geschwindigkeit von 2,5 l/min einströmen. Der Druck im Reaktor wurde auf 140 Torr reduziert. Unter diesen Bedingungen reagiert das Titantetrachlorid mit Methan in Gegenwart von Wasserstoff zu Titancarbid auf der heißen Oberfläche des Einsatzes. Diese Bedingungen wurden 75 Minuten lang aufrechterhalten, wonach der Zustrom von Titantetrachlorid, Wasserstoff und Methan unterbunden wurde. Man ließ den Reaktor dann abkühlen, wobei Argon durch den Reaktor mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,53 l/min unter etwas weniger als einer Atmosphäre Druck strömte.The inserts were then placed in a coating reactor inserted and coated with a thin layer of titanium carbide, using the following chemical Vapor deposition method. The hot one, containing the stakes Zone was first heated from room temperature to 900 ° C. Hydrogen gas was released during the heating through the reactor at a rate of 11.55 l / min flow through. The pressure in the reactor was on something held less than one atmosphere. The hot zone was then heated from 900 ° C to 982 ° C. During this second heating the reactor pressure was at 180 torr kept, a mixture of titanium tetrachloride and Hydrogen as well as pure hydrogen gas in the reactor with a flow rate of 15 l / min or 33 l / min occurred. The mixtures of titanium tetrachloride and Hydrogen gas was obtained by using the hydrogen gas flowed through an evaporator that did that Titanium tetrachloride kept at a temperature of 47 ° C. After reaching 982 ° C, methane was let into the reactor Flow in at a speed of 2.5 l / min. The Pressure in the reactor was reduced to 140 torr. Under these The titanium tetrachloride reacts with methane in conditions Presence of hydrogen to titanium carbide on the hot Surface of the insert. These conditions were Maintained for 75 minutes, after which the inflow of  Titanium tetrachloride, hydrogen and methane prevented has been. The reactor was then allowed to cool, taking argon through the reactor at a flow rate of 1.53 l / min under slightly less than one atmosphere of pressure streamed.

Die Prüfung der Mikrostruktur des fertigen Einsatzes ergab eine mit Kobalt angereicherte Zone, die sich bis zu 22,9 µm in das Innere hinein erstreckte, sowie eine Zone, die an in Form einer festen Lösung vorliegendem, kubischem Carbid verarmt war und sich bis zu 19,7 µm von den Schneidbrüsten des Substrats in das Innere hinein erstreckte. Die Porosität in der angereicherten Zone und im restlichen Teil des Substrats wurde auf zwischen A-1 und A-2 geschätzt.The examination of the microstructure of the finished insert showed a zone enriched with cobalt that extends up to 22.9 µm into the interior and a zone the cubic in the form of a solid solution Carbide was depleted and up to 19.7 µm from the Cutting breasts of the substrate extended into the interior. The porosity in the enriched zone and the remaining part of the substrate was between A-1 and A-2 estimated.

Beispiel 5Example 5

Bei diesem Beispiel wurde das Material unter Verwendung eines zwei Stufen-Mahlprozesses mit folgender Beschickung vermischt und vermahlen:In this example the material was used a two-stage grinding process with the following feed mixed and ground:

Stufe I (489 600 Umdrehungen)Stage I (489 600 revolutions)

141,6 g (2,0 Gew.-%)TaH 136,4 g (1,9 Gew.-%)TiN 220,9 g (3,1 Gew.-%)NbC 134,3 g (1,9 Gew.-%)TaC 422,6 g (5,9 Gew.-%)Co 31,2 g (0,4 Gew.-%)C 14 g oberflächenaktives Mittel (Ethomeen S-15)
1500 mlPerchloräthylen
141.6 g (2.0% by weight) TaH 136.4 g (1.9% by weight) TiN 220.9 g (3.1% by weight) NbC 134.3 g (1.9 Wt%) TaC 422.6 g (5.9 wt%) Co 31.2 g (0.4 wt%) C 14 g surfactant (Ethomeen S-15)
1500 ml perchlorethylene

Stufe II (81 600 Umdrehungen)Stage II (81 600 revolutions)

6098 g (84,9 Gew.-%)WC 140 g Paraffin (Sunoco 3420)
1000 mlPerchloräthylen
6098 g (84.9% by weight) WC 140 g paraffin (Sunoco 3420)
1000 ml perchlorethylene

Diese Zusammensetzung war so gewählt, daß eine Bindelegierung aus 2 Gew.-% W und 98 Gew.-% Co entstand. This composition was chosen so that a binding alloy from 2 wt .-% W and 98 wt .-% Co arose.  

Die Versuchseinsätze wurden dann hergestellt und mit TiC ganz entsprechend beschichtet, wie die in Beispiel 4 beschriebenen Versuchsrohlinge.The test inserts were then made and with TiC coated accordingly, as described in Example 4 Trial blanks.

Die mikrostrukturelle Untersuchung der beschichteten Einsätze ergab eine Porosität von A-1 sowohl in dem mit Kobalt angereicherten Material als auch im Material des Hauptteils. Die mit Kobalt angereicherte Zone und die an fester Lösung verarmte Zone erstreckten sich von den Schneidbrüsten in das Innere hinein bis zu einer Tiefe von etwa 32,1 bzw. 36 µm.The microstructural examination of the coated inserts resulted in porosity of A-1 both in that with cobalt enriched material as well as in the material of the main part. The zone enriched with cobalt and the solid solution zone impoverished zone extended from the cutting breasts in the inside to a depth of about 32.1 or 36 µm.

Beispiel 6Example 6

Die folgenden Materialien wurden in einen Mahlbehälter mit 190 mm innerem Durchmesser verbracht:The following materials were placed in a grinding jar 190 mm inner diameter spent:

283 g (4,1 Gew.-%)TaC 205 g (3,0 Gew.-%)NbC 105 g (1,5 Gew.-%)TiN 7,91 g (0,1 Gew.-%)C 381 g (5,5 Gew.-%)Co 5946 g (85,8 Gew.-%)WC 140 g Paraffin (Sunoco 3420)
14 g oberflächenaktives Mittel (Ethomeen S-15)
2500 mlPerchloräthylen
283 g (4.1% by weight) TaC 205 g (3.0% by weight) NbC 105 g (1.5% by weight) TiN 7.91 g (0.1% by weight) C 381 g (5.5% by weight) Co 5946 g (85.8% by weight) WC 140 g paraffin (Sunoco 3420)
14 g surfactant (Ethomeen S-15)
2500 ml perchlorethylene

Dieses Gemisch wurde so austariert, daß sich eine Bindelegierung mit 2 Gew.-% W und 98 Gew.-% Co ergab.This mixture was balanced so that there was a binding alloy with 2 wt .-% W and 98 wt .-% Co resulted.

Darüber hinaus wurden Zykloide in die Mühle gegeben. Das Gemisch wurde dann vier Tage lang vermahlen. Das Gemisch wurde in einer Sigma-Mischpumpe bei 121°C unter einem Teilvakuum getrocknet, wonach es in der Hammermühle durch ein 40-Maschen-Sieb klassiert wurde.Cycloids were also added to the mill. The The mixture was then ground for four days. The mixture was in a Sigma mixing pump at 121 ° C under a Partial vacuum dried, after which it goes through in the hammer mill a 40 mesh sieve was classified.

SNG433-Einsätze wurden dann unter Verwendung der in Beispiel 4 beschriebenen Methode hergestellt. Die Einsätze gemäß diesem Beispiel wurden jedoch mit einem TiC/TiN- Überzug CVD-beschichtet. Dabei wurde folgendes Beschichtungsverfahren benutzt: SNG433 inserts were then made using the method described in Example 4 method described. The stakes According to this example, however, a TiC / TiN CVD coated. The following coating process was used used:  

1. TiC-Beschichtung1. TiC coating

Die Muster in dem Beschichtungsreaktor wurden unter einem Vakuum von 125 Torr bei etwa 1026 bis 1036°C gehalten. Wasserstoff-Trägergas strömte in einen TiCl₄-Verdampfer mit einer Geschwindigkeit von 44,73 l/min. Der Verdampfer wurde unter Vakuum bei einer Temperatur von 33 bis 35°C gehalten. TiCl₄-Dampf wurde vom H₂-Trägergas mitgerissen und in den Beschichtungsreaktor geschleppt. Freier Wasserstoff und freies Methan strömten in den Beschichtungsreaktor mit 19,88 bzw. 3,98 l/min. Diese Bedingungen wurden 100 Minuten lang aufrechterhalten und führten zu einem dichten TiC-Überzug, der festhaftend an das Substrat gebunden war.The patterns in the coating reactor were under one Vacuum of 125 torr maintained at about 1026 to 1036 ° C. Hydrogen carrier gas flowed into a TiCl₄ evaporator at a speed of 44.73 l / min. The evaporator was under vacuum at a temperature of 33 to 35 ° C held. TiCl₄ vapor was carried away by the H₂ carrier gas and dragged into the coating reactor. Free hydrogen and free methane flowed into the coating reactor at 19.88 and 3.98 l / min. These conditions were Maintained for 100 minutes and resulted in one dense TiC coating that was firmly adhered to the substrate.

2. TiN-Beschichtung2. TiN coating

Der in den Reaktor einströmende Methanstrom wurde unterbrochen und durch N₂ ersetzt, wobei der Stickstoff mit einer Geschwindigkeit von 2,98 l/min in den Reaktor strömte. Diese Bedingungen wurden 30 Minuten lang aufrechterhalten und führten zu einem dichten TiN-Überzug, der festhaftend an den TiC-Überzug gebunden war.The stream of methane flowing into the reactor was interrupted and replaced by N₂, the nitrogen with flowed into the reactor at a rate of 2.98 l / min. These conditions were maintained for 30 minutes and resulted in a dense TiN coating that adhered was bound to the TiC coating.

Die Auswertung der beschichteten Einsätze ergab folgende Werte:The evaluation of the coated inserts showed the following Values:

PorositätA-1, durch und durch Dicke der mit Kobalt angereicherten Zone17,0 bis 37,9 µm Dicke der an fester Lösung verarmten Zonebis zu 32,7 µm Dicke der TiC/Substrat-Zwischenschicht, eta-Phasebis zu 3,9 µm Dicke des Überzugs
  TiC3,9 µm   TiN2,6 µm Mittlere Rockwell "A"-Härte des Hauptteils91,0 Koerzitivkraft, Hc98 Oersted
Porosity A-1, through and through thickness of the zone enriched with cobalt17.0 to 37.9 µm thickness of the zone depleted in solid solution up to 32.7 µm thickness of the TiC / substrate intermediate layer, eta phase up to 3.9 µm thickness of the Coating
TiC3.9 µm TiN2.6 µm Mean Rockwell "A" hardness of the body 91.0 coercive force, Hc98 Oersted

Beispiel 7Example 7

Unter Verwendung des folgenden Zweistufen-Mahlprozesses wurde ein Materialgemisch hergestellt:Using the following two step milling process a mixture of materials was produced:

In Stufe I wurden die folgenden Materialien zusammen mit 17,3 kg von 4,8 mm großen WC-Co-Zykloiden in einem Mahlbehälter mit 181 mm innerem Durchmesser und 194 mm Länge, der mit WC-Co ausgekleidet war, gegeben. der Mahlbehälter wurde um seine Zylinderachse mit 85 Umdrehungen pro Minute 48 Stunden lang (244 800 Umdrehungen) rotiert.In stage I, the following materials were used along with 17.3 kg of 4.8 mm toilet co-cycloids in a grinding container with 181 mm inner diameter and 194 mm length, who was lined with toilet co. the grinding bowl was around its cylinder axis at 85 revolutions per minute Rotates for 48 hours (244,800 revolutions).

140,8 g (2,0 Gew.-%)Ta 72,9 g (1,0 Gew.-%)TiH 23,52 g (0,3 Gew.-%)C 458,0 g (6,5 Gew.-%)Co 30 g oberflächenaktives Mittel (Ethomeen S-15)
120 g Paraffin (Sunoco 3420)
1000 ml Lösungsmittel (Soltrol 130)
140.8 g (2.0% by weight) Ta 72.9 g (1.0% by weight) TiH 23.52 g (0.3% by weight) C 458.0 g (6.5 Wt%) Co 30 g surfactant (Ethomeen S-15)
120 g paraffin (Sunoco 3420)
1000 ml solvent (Soltrol 130)

In Stufe II wurden 6314 g (90,2 Gew.-%) WC und 1500 ml Soltrol 130 zugegeben und die ganze Beschickung zusätzlich 16 Stunden lang (81 600 Umdrehungen) rotiert. Dieses Gemisch wurde so austariert, daß sich eine Bindelegierung mit 5 Gew.-% W und 95 Gew.-% Co ergab. Nach dem Mahlen wurde das Gemisch durch 400 Maschen feucht gesiebt, unter Stickstoff bei 93°C 24 Stunden lang getrocknet und in eine Hammermühle mit einem 40-Maschen-Sieb gebracht.In stage II 6314 g (90.2 wt .-%) WC and 1500 ml Soltrol 130 added and the whole feed additionally Rotates for 16 hours (81,600 revolutions). This Mixture was balanced so that there was a binding alloy with 5 wt .-% W and 95 wt .-% Co resulted. After grinding the mixture was sieved wet through 400 mesh, under Nitrogen dried at 93 ° C for 24 hours and placed in a Hammer mill brought with a 40 mesh sieve.

Versuchsstücke wurden uniaxial bei 16 400 kg Gesamtkraft auf eine Größe von 15,11×15,11×5,28 mm (8,6 g/cm³ spezifisches Gewicht) verpreßt.Test pieces were uniaxial with a total force of 16,400 kg to a size of 15.11 x 15.11 x 5.28 mm (8.6 g / cm³ specific weight) pressed.

Die vorstehend beschriebenen grünen Versuchsstücke wurden bei 1468°C 150 Minuten lang unter einem Vakuum von einem Micron gesintert. Die Einsätze wurden dann unter den sie umgebenden Ofenbedingungen gekühlt. Als Trennmittel zwischen den Testeinsätzen und den Graphitsinterkästen wurde Flockengraphit verwendet. The green test pieces described above were at 1468 ° C for 150 minutes under a vacuum of one Micron sintered. The bets were then placed under them ambient furnace conditions cooled. As a release agent between the test inserts and the graphite sinter boxes flake graphite was used.  

Die auf diese Weise gesinterten Einsätze wurden auf einen Radius von 0,064 mm gehont. Die Einsätze wurden dann mit einem TiC/TiCN/TiN-Überzug gemäß dem folgenden Verfahren beschichtet:The inserts sintered in this way were placed on one Honed radius of 0.064 mm. The stakes were then with a TiC / TiCN / TiN coating according to the following procedure coated:

  • 1. Einsätze wurden in den Reaktor gebracht, und die Luft wurde aus dem Reaktor mit Hilfe durchströmenden Wasserstoffs ausgetrieben. 1. Inserts were placed in the reactor, and the Air was flowing out of the reactor with the help Driven out of hydrogen.
  • 2. Die Einsätze wurden auf etwa 1038°C erhitzt, wobei der Wasserstoffstrom durch den Reaktor hindurch aufrechterhalten wurde. Der Druck im Beschichtungsreaktor wurde auf geringfügig mehr als eine Atmosphäre gehalten. 2. The inserts were heated to about 1038 ° C where the flow of hydrogen through the reactor was maintained. The pressure in the coating reactor was on slightly more than one Atmosphere.
  • 3. TiC-Beschichtung:
    Ein Gemisch aus H₂+TiCl₄ trat 25 Minuten lang mit einer Geschwindigkeit von etwa 92 l/min und Methan mit einer Geschwindigkeit von 3,1 l/min in den Reaktor ein. Der TiCl₄-Verdampfer wurde auf etwa 6 psi und 30°C gehalten.
    3. TiC coating:
    A mixture of H₂ + TiCl₄ entered the reactor for 25 minutes at a rate of about 92 l / min and methane at a rate of 3.1 l / min. The TiCl₄ evaporator was kept at about 6 psi and 30 ° C.
  • 4. TiCN-Beschichtung:
    Der Strom des H₂+TiCl₄-Gemisches wurde 13 Minuten lang aufrechterhalten; der Methanstrom wurde um die Hälfte reduziert; N₂ wurde in den Reaktor mit einer Geschwindigkeit von 7,13 l/min eingeführt.
    4. TiCN coating:
    The flow of the H₂ + TiCl₄ mixture was maintained for 13 minutes; the methane flow was reduced by half; N₂ was introduced into the reactor at a rate of 7.13 l / min.
  • 5. TiN-Beschichtung:
    12 Minuten lang wurde der Methanstrom unterbrochen und die Stickstoff-Strömungsgeschwindigkeit verdoppelt. Mit der Vollendung des TiN-Überzugs wurden sowohl der Strom des H₂+TiCl₄-Gemisches als auch der N₂-Strom unterbrochen, die Heizelemente des Reaktors abgeschaltet und der Reaktor mit freiem H₂ durchgeblasen, bis er auf etwa 250°C abgekühlt war. Bei 250°C wurde der Reaktor mit Stickstoff gespült.
    5. TiN coating:
    The methane flow was interrupted for 12 minutes and the nitrogen flow rate was doubled. With the completion of the TiN coating, both the flow of the H₂ + TiCl₄ mixture and the N₂ flow were interrupted, the heating elements of the reactor were switched off and the reactor was blown through with free H₂ until it had cooled to about 250 ° C. The reactor was flushed with nitrogen at 250 ° C.

Es wurde festgestellt, daß die Einsatzsubstrate eine Porosität vom Typ A-1 bis A-2 in ihrem nicht angereicherten Inneren, also dem Material des Hauptteils, aufwiesen. Eine mit Kobalt angereicherte Zone und eine an fester Lösung verarmte Zone erstreckten sich von den Oberflächen etwa 25 µm bzw. 23 µm in Richtung auf das Innere. Das nicht angereicherte Innere hatte eine mittlere Rockwell "A"-Härte von 91,7. Die Koerzitivkraft, Hc, des Substrats wurde zu 186 Oersted ermittelt.It was found that the insert substrates were a Porosity of type A-1 to A-2 in their non-enriched Inside, i.e. the material of the main part. One zone enriched with cobalt and one more solid Solution depleted zone extended from the surfaces about 25 µm or 23 µm towards the inside. The non-enriched interior had a medium Rockwell "A" hardness of 91.7. The coercive force, Hc, of the substrate was found to be 186 Oersted.

Beispiel 8Example 8

Unter Verwendung des folgenden Zweistufen-Misch- und Mahlverfahrens wurden 260 kg eines Pulvergemisches mit einem Kohlenstoffgehalt hergestellt, der so ausbalanciert war, daß sich im letztendlich entstehenden Substrat eine C3/C4-Porosität ergab:Using the following two-step mixing and milling process 260 kg of a powder mixture with a Carbon content that was balanced so that there is a C3 / C4 porosity revealed:

Stufe ILevel I

Die wie folgt zusammengesetzte Beschickung wurde 96 Stunden lang vermahlen:The feed composed as follows was 96 hours long grinding:

10 108 gTaC (6,08 Gew.-% Kohlenstoff) 7321 gNbC (11,28 Gew.-% Kohlenstoff) 3987 gTiN 1100 gC (Molocco Black - ein Produkt der Industrial Carbon Corp.) 16 358 gCo 500 g oberflächenaktives Mittel (Ethomeen S-15)
364 kg4,8 mm Co-WC-Zykloide
10 108 gTaC (6.08% carbon) 7321 gNbC (11.28% carbon) 3987 gTiN 1100 gC (Molocco Black - a product of Industrial Carbon Corp.) 16 358 gCo 500 g surfactant (Ethomeen S-15)
364 kg 4.8 mm Co-WC cycloid

Stufe IIStage II

Der vorstehend genannten Mischung wurden folgende Zuschläge zugegeben und das entstehende Gemisch weitere 12 Stunden lang vermahlen: The following mixes were added to the above mix added and the resulting mixture further Grind for 12 hours:  

221,75 kgWC (6,06 Gew.-% Kohlenstoff) 5,0 kg Paraffin (Sunoco 3420)221.75 kg WC (6.06% by weight carbon) 5.0 kg paraffin (Sunoco 3420)

Das fertige Gemisch wurde dann feucht gesiebt, getrocknet und in der Hammermühle behandelt.The finished mixture was then sieved wet, dried and treated in the hammer mill.

Dann wurden Einsatz-Rohlinge gepreßt und nachfolgend 30 Minuten lang bei 1454°C gesintert. Dieses Sintern ergab eine mit Kobalt angereicherte Zone, die den Hauptteil mit einer C3/C4-Porosität überdeckte. Die gesinterten Rohlinge wurden dann geschliffen und gehont, bis die Abmessungen der SNG433-Einsätze erreicht waren, wobei die mit Kobalt angereicherte Zone entfernt wurde.Then insert blanks were pressed and subsequently Sintered at 1454 ° C for 30 minutes. This sintering resulted a zone enriched with cobalt, which contains the main part C3 / C4 porosity. The sintered blanks were then ground and honed until the dimensions of the SNG433 inserts were achieved, the ones with cobalt enriched zone was removed.

Die gesinterten Einsätze wurden dann in einen offenen Graphitkanister mit Flockengraphit gepackt. Diese Zusammenstellung wurde dann bei 1371 bis 1377°C eine Stunde lang unter einer Atmosphäre von 25 Vol.-% N₂ und 75 Vol.-% He bei einem Druck von 8,76×10⁷ Pa heiß isostatisch verpreßt (HIPed). Die mikrostrukturelle Prüfung eines HIPed-Musters ergab, daß während des heiß-isostatischen Verpressens eine mit Kobalt angereicherte Zone einer Tiefe von etwa 19,7 µm entstanden war. Außerdem entstanden etwa 4 µ der Oberfläche Kobalt und 2 µ der Oberfläche Kohlenstoff wegen der Porosität vom Typ C des verwendeten Substrats.The sintered inserts were then placed in an open one Graphite canister packed with flake graphite. This compilation was then at 1371 to 1377 ° C for one hour under an atmosphere of 25 vol .-% N₂ and 75 vol .-% He hot isostatic at a pressure of 8.76 × 10⁷ Pa pressed (HIPed). The microstructural examination of a HIPed pattern revealed that during the hot isostatic Pressing a zone of depth enriched with cobalt 19.7 µm. Also emerged about 4 µ of the cobalt surface and 2 µ of the surface Carbon because of the type C porosity used Substrate.

Beispiel 9Example 9

Ein Gemisch aus den folgenden Materialien wurde in einer Kugelmühle vermahlen: A mixture of the following materials was made in one Ball mill grinding:  

30,0 Gew.-% WC (1,97 µm mittlere Teilchengröße)750 kg 51,4 Gew.-% WC (4,43 µm mittlere Teilchengröße)1286 kg  6,0 Gew.-% Co150 kg  5,0 Gew.-% WC-TiC-Carbid in fester Lösung124,5 kg  6,1 Gew.-% TaWC-Carbid in fester Lösung152 kg  1,5 Gew.-% W37,5 kg30.0% by weight WC (1.97 µm average particle size) 750 kg 51.4% by weight WC (4.43 µm average particle size) 1286 kg 6.0 wt% Co150 kg 5.0 wt% WC-TiC carbide in solid solution 124.5 kg 6.1% by weight TaWC carbide in solid solution 152 kg 1.5% by weight W37.5 kg

Dieses Gemisch wurde so zusammengestellt, daß sich ein Gesamtkohlenstoffgehalt von 6,00 Gew.-% ergab. Diese Materialien wurden 51 080 Umdrehungen lang mit 3409 kg WC- Zykloiden und 798 l Paraffin vermahlen. Die End-Teilchengröße betrug 0,82 µm.This mixture was composed so that a Total carbon content of 6.00 wt .-% resulted. These Materials were 51 080 revolutions with 3409 kg WC- Cycloids and 798 l paraffin ground. The final particle size was 0.82 µm.

5000 g des Pulvers wurden von dem vermischten und vermahlenen Ansatz abgetrennt, und der abgetrennten Menge wurden die folgenden Materialien zugegeben:5000 g of the powder was mixed and ground from the Approach separated, and the separated amount the following materials were added:

1,9 Gew.-% TiN (vorgemahlen auf etwa 1,4 bis 1,7 µm)96,9 g 0,2 Gew.-% C (Ravin 410) 9,4 g 1500 ml Perchloräthylen1.9% by weight of TiN (pre-ground to about 1.4 to 1.7 µm) 96.9 g 0.2 wt% C (Ravin 410) 9.4 g 1500 ml perchlorethylene

Diese Stoffe wurden dann in einem mit Wolframcarbid ausgekleideten Mahlbehälter mit einem Innendurchmesser von 190 mm mit 50 Vol.-% WC-Zykloiden (17,3 kg) 16 Stunden lang vermahlen. Nach der Beendigung des Mahlens wurde die abgeteilte Menge feucht durch ein 400-Maschen-Sieb gesiebt, unter einem Teilvakuum in einer Sigma-Mischpumpe bei 121°C getrocknet und in eine 40-Maschen-Sieb-Hammermühle gegeben.These fabrics were then lined with a tungsten carbide Grinding container with an inside diameter of 190 mm with 50 vol.% WC cycloids (17.3 kg) for 16 hours grind. After grinding was completed, the divided one Sifted wet through a 400 mesh screen, under a partial vacuum in a Sigma mixing pump Dried 121 ° C and in a 40-mesh sieve hammer mill given.

SNG433-Rohlinge wurden mit einer Kraft von 3600 kg gepreßt, wobei sich eine Rohdichte von 8,24 g/cm³ und eine Rohlingshöhe von 5,84 bis 6,10 mm ergab.SNG433 blanks were pressed with a force of 3600 kg, with a bulk density of 8.24 g / cm³ and a blank height from 5.84 to 6.10 mm.

Die Rohlinge wurden bei 1454°C 30 Minuten lang auf einem NbC-Pulver-Trennmittel unter einem Vakuum von 10 bis 25 Micron gesintert und dann im Ofen abgekühlt. Die gesinterten Muster hatten Abmessungen von 4,93×13,31×13,31 mm, eine Dichte von 13,4 g/cm³ und eine magnetische Gesamtsättigung von 146 bis 150 Gauss-cm³/g Co. Die mikrostrukturelle Auswertung der Musterstücke ergab eine durchgehende Porosität vom Typ A und eine mit Kobalt angereicherte Schicht von etwa 21 µm Dicke.The blanks were placed on a at 1454 ° C for 30 minutes  NbC powder release agent under a vacuum of 10 to 25 Micron sintered and then cooled in the oven. The sintered Samples had dimensions of 4.93 × 13.31 × 13.31 mm, a density of 13.4 g / cm³ and a total magnetic saturation from 146 to 150 Gauss-cm³ / g Co. The microstructural Evaluation of the sample pieces showed a continuous Type A porosity and one enriched with cobalt Layer about 21 microns thick.

Die Ober- und Unterseiten (Schneidbrüste) der Einsätze wurden dann bis auf eine Gesamtdicke von 4,75 mm heruntergeschliffen. Die Einsätze wurden dann bei 1427°C 60 Minuten lang unter einem Vakuum von 100 Micron hitzebehandelt, auf 1204°C mit einer Geschwindigkeit von 56°C/h abgekühlt und danach im Ofen gekühlt.The top and bottom sides (cutting breasts) of the inserts were then ground down to a total thickness of 4.75 mm. The inserts were then at 1427 ° C for 60 minutes heat treated for a long time under a vacuum of 100 microns, cooled to 1204 ° C at a rate of 56 ° C / h and then chilled in the oven.

Die Flanken jedes Einsatzes wurden auf die Größe eines Quadrats mit 12,70 mm Seitenlänge geschliffen und die Kanten auf einen Radius von 0,064 mm gehont.The flanks of each insert were sized to one Ground with a side length of 12.70 mm and the Edges honed to a radius of 0.064 mm.

Die Einsätze wurden anschließend mit Titancarbid/Aluminiumoxid unter Verwendung der folgenden Methode CVD-beschichtet.The inserts were then covered with titanium carbide / alumina CVD coated using the following method.

Die Einsätze wurden in einen Beschichtungsreaktor gestellt und auf etwa 1026 bis 1030°C erhitzt und unter einem Vakuum von 117 bis 166 hPa gehalten. Wasserstoffgas strömte mit einer Geschwindigkeit von 44,73 l/min durch einen TiCl₄ enthaltenden Verdampfer bei 35 bis 38°C unter Vakuum. TiCl₄-Dampf wurde mit dem Wasserstoff in den Beschichtungsreaktor geschleppt. Gleichzeitig strömten Wasserstoff und Methan in den Reaktor mit Geschwindigkeiten von 19,88 bzw. 2,98 l/min. Diese Bedingungen (Vakuum, Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit) wurden 180 Minuten lang aufrechterhalten, wobei ein festhaftender TiC-Überzug auf den Einsätzen entstand. Dann wurden der Wasserstoffstrom zum Verdampfer und der Methanstrom in den Reaktor unterbrochen. Wasserstoff und Chlor ließ man dann in einen Generator strömen, der Aluminiumteilchen bei 380 bis 400°C und 0,5 psi Druck enthielt. Wasserstoff und Chlor strömten in den Genertor mit Geschwindigkeiten von 19,88 l/min bzw. 0,8 bis 1,0 l/min. Das Chlor reagierte mit dem Aluminium zu AlCl₃-Dämpfen, die dann in den Reaktor geleitet wurden. Während Wasserstoff und AlCl₃ in den Reaktor strömten, ließ man CO₂ mit einer Geschwindigkeit von 0,5 l/min ebenfalls in den Reaktor einströmen. Diese Strömungsgeschwindigkeiten wurden 180 Minuten lang aufrechterhalten, währenddessen die Einsätze auf einer Temperatur von 1026 bis 1028°C unter einem Vakuum von etwa 88 Tor gehalten wurden. Dieses Verfahren führte zu einem dichten Überzug aus Al₂O₃, der festhaftend an einen inneren Überzug aus TiC gebunden war.The inserts were placed in a coating reactor and heated to about 1026 to 1030 ° C and under one Vacuum maintained from 117 to 166 hPa. Hydrogen gas flowed through at a speed of 44.73 l / min a TiCl₄ containing evaporator at 35 to 38 ° C below Vacuum. TiCl₄ vapor was mixed with the hydrogen in the Coating reactor towed. Streamed at the same time Hydrogen and methane in the reactor at speeds of 19.88 and 2.98 l / min. These conditions (vacuum, Temperature, flow rate) were 180 minutes long, with a firmly adhering TiC coating emerged on the stakes. Then the hydrogen flow to the evaporator and the methane flow into the reactor interrupted. Hydrogen and chlorine were then let in  flow a generator, the aluminum particles at 380 contained up to 400 ° C and 0.5 psi pressure. Hydrogen and Chlorine poured into the generator gate at speeds of 19.88 l / min or 0.8 to 1.0 l / min. The chlorine reacted with the aluminum to AlCl₃ vapors, which are then in the reactor were directed. While hydrogen and AlCl₃ in the Reactor flowed, CO₂ was left at one speed of 0.5 l / min also flow into the reactor. These Flow rates were maintained for 180 minutes meanwhile the inserts at a temperature from 1026 to 1028 ° C under a vacuum of about 88 goal were held. This procedure resulted in one dense coating of Al₂O₃ that adheres to one inner coating made of TiC was bound.

Die Auswertung der beschichteten Einsätze ergab folgende Werte:The evaluation of the coated inserts showed the following Values:

PorositätA1 in der angereicherten Zone, A1 mit vereinzelt B in dem Material des Hauptteils Dicke der mit Kobalt angereicherten Zone (Schneidbrust)etwa 39,3 µm Dicke der an fester Lösung verarmten Zone (Schneidbrust)bis zu 43,2 µm Dicke des Überzugs
  TiC5,9 µm   Al₂O₃2,0 µm Mittlere Rockwell "A"-Härte im Hauptteil des Substrats91,9 Koerzitivkraft, Hc170 Oersted
Porosity A1 in the enriched zone, A1 with isolated B in the material of the main part Thickness of the zone enriched with cobalt (cutting breast) about 39.3 µm thickness of the zone depleted in solid solution (cutting breast) up to 43.2 µm thickness of the coating
TiC5.9 µm Al₂O₃2.0 µm Mean Rockwell "A" hardness in the main part of the substrate 91.9 coercive force, Hc170 Oersted

Beispiel 10Example 10

Weitere 5000 g des Gemisches wurden von dem ursprünglichen, gemäß Beispiel 9 hergestellten Ansatz abgetrennt. Vorgemahlenes TiCN in einer Menge von 95,4 g (1,9 Gew.-%) und 1,98 g (0,02 Gew.-%) Ravin-410-Ruß wurden diesem Gemisch zugegeben, 16 Stunden lang vermischt, gesiebt, getrocknet, in die Hammermühle gegeben, wie in Beispiel 9 beschrieben.A further 5000 g of the mixture was removed from the original batch prepared according to Example 9 separated. Pre-ground TiCN in an amount of 95.4 g (1.9% by weight) and 1.98 g (0.02% by weight) of Ravin 410 carbon black was added to this  Mixture added, mixed for 16 hours, sieved, dried, put in the hammer mill, as in Example 9 described.

Versuchsstücke wurden zu Tabletten verpreßt, bei 1496°C 30 Minuten lang vakuumgesintert und dann im Ofen gekühlt, mit der Abkühlungsgeschwindigkeit des Ofens. Die Auswertung der gesinterten Stücke brachte folgende Ergebnisse:Test pieces were pressed into tablets, at 1496 ° C Vacuum sintered for 30 minutes and then cooled in the oven, with the cooling rate of the furnace. The evaluation of the sintered pieces brought the following results:

PorositätA-1, durch und durch Dicke der mit Kobalt angereicherten Zoneetwa 14,8 µm Dicke der an fester Lösung verarmten Zonebis zu 19,7 µm Mittlere Rockwell "A"-Härte im Substrat des Hauptteils92,4 Magnetische Sättigung130 Gauß · cm³/g Co Koerzitivkraft (Hc)230 OerstedPorosityA-1, through and through Thickness of the zone enriched with cobalt is approximately 14.8 µm Thickness of the zone depleted of solid solution up to 19.7 µm Medium Rockwell "A" hardness in the body of the body 92.4 Magnetic saturation 130 Gauss · cm³ / g Co Coercive force (Hc) 230 Oersted

Beispiel 11Example 11

Weitere 5000 g wurden von dem ursprünglichen, gemäß Beispiel 9 hergestellten Ansatz abgetrennt. Vorgemahlenes TiCN in einer Menge von 95,4 g (1,9 Gew.-%) wurde zugegeben, 16 Stunden lang gemischt, gesiebt, getrocknet und in die Hammermühle gegeben, wie in Beispiel 9 beschrieben. Versuchsstücke wurden dann gepreßt und bei 1496°C mit den Versuchsstücken gemäß Beispiel 10 gesintert.A further 5000 g were from the original, according to Example 9 prepared separated. Pre-ground TiCN in an amount of 95.4 g (1.9% by weight) was added, Mixed, sieved, dried and dried for 16 hours placed in the hammer mill as described in Example 9. Test pieces were then pressed and at 1496 ° C with the Test pieces sintered according to Example 10.

Die Auswertung der gesinterten Stücke brachte folgende Ergebnisse: The evaluation of the sintered pieces brought the following Results:  

PorositätA1, reich an eta-Phase, durch und durch Dicke der mit Kobalt angereicherten Zoneetwa 12,5 µm Dicke der an fester Lösung verarmten Zonebis zu 16,4 µm Mittlere Rockwell "A"-Härte im Hauptteil92,7 Magnetische Sättigung120 Gauß-cm³/g Co Koerzitivkraft, Hc260 OerstedPorosity A1, rich in eta phase, through and through Thickness of the zone enriched with cobalt is approximately 12.5 µm The thickness of the zone depleted in solid solution is up to 16.4 µm Medium Rockwell "A" hardness in the body 92.7 Magnetic saturation 120 Gauss-cm³ / g Co Coercive force, Hc260 Oersted

Beispiel 12Example 12

Das folgende Gemisch wurde unter Verwendung des nachstehend beschriebenen Zweistufen-Mahlprozesses eingesetzt:The following mixture was made using the following described two-stage grinding process:

Stufe ILevel I

Die folgenden Stoffe wurden zusammen mit 17,3 kg von 4,8 mm großen WC-Co-Zykloiden in einen mit WC-Co ausgekleideten Mahlbehälter mit einem Innendurchmesser von 181 mm und einer Länge von 194 mm gegeben. Der Mahlbehälter wurde um seine Zylinderachse mit 85 Umdrehungen pro Minute 48 Stunden lang (244 800 Umdrehungen) rotiert:The following fabrics were made with 17.3 kg of 4.8 mm large WC-Co cycloids in a WC-Co lined Grinding container with an inside diameter of Given 181 mm and a length of 194 mm. The grinding bowl was around its cylinder axis with 85 revolutions per Rotates for 48 hours (244,800 revolutions):

455 g (6,5 Gew.-%)Ni 280 g (4,0 Gew.-%)TaN 112 g (1,6 Gew.-%)TiN 266 g (3,8 Gew.-%)NbN 42,7 g (0,6 Gew.-%)Kohlenstoff 14,0 g oberflächenaktives Mittel (Ethomeen S-15)
1500 mlPerchloräthylen
455 g (6.5% by weight) Ni 280 g (4.0% by weight) TaN 112 g (1.6% by weight) TiN 266 g (3.8% by weight) NbN 42, 7 g (0.6 wt%) carbon 14.0 g surfactant (Ethomeen S-15)
1500 ml perchlorethylene

Stufe IIStage II

Die folgenden Stoffe wurden dann dem Mahlbehälter zugegeben und weitere 16 Stunden lang (81 600 Umdrehungen) rotiert:
5890 g (83,6 Gew.-%)WC 105 g Paraffin (Sunoco 3420)
1000 mlPerchloräthylen
The following substances were then added to the grinding container and rotated for a further 16 hours (81,600 revolutions):
5890 g (83.6% by weight) WC 105 g paraffin (Sunoco 3420)
1000 ml perchlorethylene

Dieses Gemisch wurde so ausbalanciert, daß eine Bindelegierung mit 10 Gew.-% W und 90 Gew.-% Ni entstand. Nach dem Entnehmen des Gemisches aus dem Mahlbehälter wurde es durch ein 400-Maschen-Sieb (Tyler) feucht gesiebt, bei 93°C unter einer Stickstoffatmosphäre getrocknet und in eine 40-Maschen-Sieb-Hammermühle gegeben.This mixture was balanced so that a binding alloy with 10 wt .-% W and 90 wt .-% Ni. To the mixture was removed from the grinding container sifted wet through a 400 mesh sieve (Tyler) Dried at 93 ° C under a nitrogen atmosphere and in given a 40 mesh sieve hammer mill.

Die Muster wurden zu Tabletten verpreßt, bei 1450°C 30 Minuten lang unter einer Stickstoffatmosphäre und einem Druck von 6,9×10³ Pa gesintert und dann mit der im Ofen herrschenden Abkühlungsgeschwindigkeit abgekühlt. Nach dem Sintern wurden die Muster heiß isostatisch verpreßt (HIPed), und zwar 60 Minuten lang bei 1370°C in einer Heliumatmosphäre bei einem Druck von 1×10⁸ Pa. Die optisch-metallographische Untersuchung der heiß isostatisch verpreßten Muster ergab eine Porosität vom Typ A-3, und zwar durch und durch, und eine Dicke der an fester Lösung verarmten Zone von etwa 25,8 µm.The samples were pressed into tablets, at 1450 ° C. 30 Minutes under a nitrogen atmosphere and one Pressure of 6.9 × 10³ Pa sintered and then with the im Oven cooled down cooling rate. After sintering, the samples were hot isostatically pressed (HIPed) for 60 minutes at 1370 ° C in a helium atmosphere at a pressure of 1 × 10⁸ Pa. The optical-metallographic examination of the hot isostatic pressed samples gave a porosity of the type A-3, through and through, and a thickness of the solid solution depleted zone of about 25.8 µm.

Anschließend wurde das Muster noch einmal hergestellt und mit Hilfe der Röntgenstrukturanalyse [energy dispersive x-ray line scan analysis (EDX)] in verschiedenen Entfernungen von der Schneidbrust untersucht. Fig. 3 zeigt eine graphische Wiedergabe der Änderung der relativen Nickel-, Wolfram-, Titan- und Tantal-Konzentrationen als Funktion des Abstandes von der Schneidbrust des Musters. Es ist klar zu sehen, daß sich nahe der Oberfläche eine Schicht befindet, in der Titan und Tantal, die mit Wolframcarbid in fester Lösung vorliegende Carbide bilden, zumindest teilweise abgereichert sind. Diese an fester Lösung verarmte Zone erstreckt sich etwa 70 µm in Richtung auf das Innere. Die Diskrepanz zwischen diesem Wert und dem oben berichteten Wert wird auf die Tatsache zurückgeführt, daß das Muster zwischen den beiden Auswertungen erneut hergestellt wurde, so daß bei der Untersuchung verschiedene Ebenen innerhalb des Musters geprüft wurden.The pattern was then produced again and examined using the energy dispersive x-ray line scan analysis (EDX) at different distances from the cutting breast. Figure 3 shows a graphical representation of the change in relative nickel, tungsten, titanium and tantalum concentrations as a function of the distance from the cutting face of the pattern. It can clearly be seen that there is a layer near the surface in which titanium and tantalum, which form carbides present in solid solution with tungsten carbide, are at least partially depleted. This zone, depleted of solid solution, extends approximately 70 µm towards the inside. The discrepancy between this value and the value reported above is attributed to the fact that the pattern was re-created between the two evaluations, so that different levels within the pattern were examined in the examination.

Mit der Verarmung an Titan und Tantal geht eine mit Nickel angereicherte Schicht einher (vgl. Fig. 3). Die Nickelkonzentration in der angereicherten Schicht sinkt mit der Abnahme der Entfernung von der Schneidbrust von 30 auf 10 µm. Dies zeigt, daß das Nickel in dieser Zone während des Vakuumsinterns teilweise verflüchtigt wurde.With the depletion of titanium and tantalum is accompanied by a layer enriched with nickel (see Fig. 3). The nickel concentration in the enriched layer decreases from 30 to 10 µm as the distance from the cutting face decreases. This shows that the nickel in this zone was partially volatilized during vacuum sintering.

Die Spitze der Titan- und Tantal-Konzentration bei 110 µm wird auf das Abtasten eines zufällig großen Korns oder großer Körner zurückgeführt, die eine hohe Konzentration an diesen Elementen aufweisen.The peak of the titanium and tantalum concentration at 110 µm is on the scanning of a randomly large grain or large grains returned, which is a high concentration have on these elements.

Die zwei parallelen, waagerechten Linien zeigen die typische Streuung, die bei der Analyse des Hauptteils des Musters erhalten wird, um die Nennwerte der chemischen Eigenschaften der Mischung.The two parallel, horizontal lines show the typical scatter that occurs when analyzing the main part of the pattern is obtained to the nominal values of the chemical Properties of the mixture.

Beispiel 13Example 13

Das folgende Gemisch wurde unter Verwendung des nachstehend beschriebenen zweistufigen Mahlprozesses eingesetzt:The following mixture was made using the following described two-stage grinding process used:

Stufe ILevel I

Die folgenden Stoffe wurden gemäß Stufe I des Beispiels 12 miteinander vermahlen:The following fabrics were made according to Stage I of Example 12 grind together:

Beispiel 12:Example 12:

455 g (6,4 Gew.-%)Ni 280 g (3,9 Gew.-%)TaH 112 g (1,6 Gew.-%)TiN 266 g (3,7 Gew.-%)NbN 61,6 g (0,9 Gew.-%)C Ravin 410, 502 14 g oberflächenaktives Mittel (Ethomeen S-15)
2500 mlPerchloräthylen
455 g (6.4% by weight) Ni 280 g (3.9% by weight) TaH 112 g (1.6% by weight) TiN 266 g (3.7% by weight) NbN 61, 6 g (0.9% by weight) C Ravin 410, 502 14 g surfactant (Ethomeen S-15)
2500 ml perchlorethylene

Stufe IIStage II

Danach wurden die folgenden Stoffe in den Mahlbehälter gegeben und weitere 16 Stunden lang rotiert:After that, the following substances were put in the grinding container given and rotated for another 16 hours:

5980 g (83,6 Gew.-%)WC  140 g Paraffin (Sunoco 3420)5980 g (83.6% by weight) WC 140 g paraffin (Sunoco 3420)

Die Zusammensetzung dieses Gemisches wurde so gewählt, daß eine Bindelegierung mit 10 Gew.-% W und 90 Gew.-% Ni entstand.The composition of this mixture was chosen so that a binding alloy with 10 wt .-% W and 90 wt .-% Ni originated.

Nach dem Entnehmen des Gemisches wurde gesiebt, getrocknet und in der Hammermühle, entsprechend Beispiel 12, gemahlen.After the mixture had been taken out, it was sieved and dried and ground in a hammer mill, according to Example 12.

Gepreßte Versuchsmuster wurden bei 1466°C 30 Minuten lang unter einer Atmosphäre von 35 Micron vakuumgesintert. Die gesinterten Muster hatten eine Porosität vom Typ A-3, durch und durch, und eine bis zu 13,1 µm dicke, an fester Lösung verarmte Zone.Pressed specimens were held at 1466 ° C for 30 minutes vacuum sintered under an atmosphere of 35 microns. The sintered samples had an A-3 porosity, through and through, and up to 13.1 µm thick, more solid Solution impoverished zone.

Beispiel 14Example 14

Ein Gemisch wurde mit Hilfe des folgenden zweistufigen Mahlprozesses hergestellt:A mixture was two-step using the following Grinding process:

Stufe ILevel I

Die folgenden Stoffe wurden zusammen mit 17,3 kg von 4,8 mm großen WC-Co-Zykloiden in einen mit WC-Co ausgekleideten Mahlbehälter mit einem Innendurchmesser von 190 mm und einer Länge von 194 mm gegeben. Der Mahlbehälter wurde um seine Achse mit 85 Umdrehungen pro Minute 48 Stunden lang (244 800 Umdrehungen) rotiert:The following fabrics were made with 17.3 kg of 4.8 mm large WC-Co cycloids in a WC-Co lined Grinding container with an inside diameter of Given 190 mm and a length of 194 mm. The grinding bowl was around its axis at 85 revolutions per minute Rotated for 48 hours (244,800 revolutions):

177 g (2,5 Gew.-%)HfH₂ 182,3 g (2,5 Gew.-%)TiH₂ 55,3 g (0,8 Gew.-%)Kohlenstoff 459 g (6,4 Gew.-%)Co 14 g oberflächenaktives Mittel (Ethomeen S-15)
2500 mlPerchloräthylen
177 g (2.5% by weight) HfH₂ 182.3 g (2.5% by weight) TiH₂ 55.3 g (0.8% by weight) carbon 459 g (6.4% by weight ) Co 14 g surfactant (Ethomeen S-15)
2500 ml perchlorethylene

Stufe IIStage II

Die folgenden Stoffe wurden dann in den Mahlbehälter gegeben und weitere 16 Stunden (81 600 Umdrehungen) rotiert:The following substances were then placed in the grinding container and rotates another 16 hours (81 600 revolutions):

6328 g (87,9 Gew.-%)WC  140 g Paraffin (Sunoco 3420)6328 g (87.9% by weight) WC 140 g paraffin (Sunoco 3420)

Die Zusammensetzung dieses Gemisches wurde so gewählt, daß eine Bindelegierung mit 10 Gew.-% W und 90 Gew.-% Co entstand.The composition of this mixture was chosen so that a binding alloy with 10 wt .-% W and 90 wt .-% Co originated.

Nach dem Entnehmen des Gemisches aus dem Mahlbehälter wurde durch 400 Maschen feucht gesiebt, bei 93°C unter einer Stickstoffatmosphäre getrocknet und in einer Hammermühle durch ein 40-Maschen-Sieb gemahlen.After the mixture was removed from the grinding container sifted through 400 meshes moist, at 93 ° C under one Nitrogen atmosphere dried and in a hammer mill ground through a 40 mesh sieve.

Rohlinge von Einsätzen wurden gepreßt und dann bei 1468°C 30 Minuten lang unter einem Vakuum von 35 Micron gesintert, wobei der größte Teil des Wasserstoffes in den Musterstücken sich verflüchtigte. Während des Sinterns wurden die Stücke auf ein NbC-Pulver-Trennmittel gelegt.Insert blanks were pressed and then at 1468 ° C Sintered for 30 minutes under a vacuum of 35 microns, with most of the hydrogen in the sample pieces evaporated. During the sintering the pieces are placed on an NbC powder release agent.

Das gesinterte Muster hatte in der angereicherten Zone eine Porosität vom Typ A-2 und in dem nicht angereicherten Hauptteil eine Porosität vom Typ A-4. Das Muster hatte eine mittlere Rockwell "A"-Härte von 90,0; eine an fester Lösung verarmte Zone mit einer Dicke von 9,8 µm; und eine Koerzitivkraft, Hc, von 150 Oersted.The sintered pattern had in the enriched zone a porosity of type A-2 and in the non-enriched The main part is a porosity of type A-4. The pattern had an average Rockwell "A" hardness of 90.0; one more solid Solution depleted zone with a thickness of 9.8 µm; and a Coercive force, Hc, from 150 Oersted.

Beispiel 15Example 15

Ein Materialgemisch der dem in Beispiel 9 beschriebenen Gemisch entsprechenden Zusammensetzung wurde vermischt, vermahlen und zu Rohlingen von Einsätzen verpreßt. Die Rohlinge wurden dann gesintert, geschliffen, hitzebehandelt und wieder geschliffen (nur die Flanken), in genauer Übereinstimmung mit dem Verfahren gemäß Beispiel 9. Bei der am Schluß durchgeführten Hitzebehandlung wurde jedoch eine Abkühlungsgeschwindigkeit von 69°C/h angewandt.A material mixture of that described in Example 9 Mixture corresponding composition was mixed, ground and pressed into blanks of inserts. The Blanks were then sintered, ground, heat treated and sanded again (only the flanks), in exact agreement with the method according to Example 9. In the heat treatment carried out at the end  however, a cooling rate of 69 ° C / h applied.

Ein Einsatz wurde durch EDX-Linienanalyse bei verschiedenen Entfernungen von den Schneidbrüsten des Einsatzes analysiert. Die Ergebnisse dieser Analyse sind durch den Graph in Fig. 2 wiedergegeben. Er zeigt die Existenz einer mit Kobalt angereicherten Schicht, die sich von den Schneidbrüsten in einer Tiefe von etwa 25 µm in das Innere hinein erstreckt und an die sich eine Schicht aus an Kobalt teilweise verarmtem Material anschließt, welche sich etwa 90 µm von den Schneidbrüsten in das Innere hinein erstreckt. Obwohl nicht in Fig. 2 gezeichnet, wurde eine teilweise Verarmung an fester Lösung in der mit Kobalt angereicherten Schicht festgestellt, während eine Anreicherung an fester Lösung in der teilweise an Kobalt verarmten Schicht gefunden wurde.An insert was analyzed by EDX line analysis at various distances from the insert's cutting breasts. The results of this analysis are shown by the graph in FIG. 2. It shows the existence of a layer enriched with cobalt, which extends from the cutting breasts into the interior at a depth of approximately 25 µm and which is followed by a layer of material partially depleted in cobalt, which is approximately 90 µm from the cutting breasts in the inside extends into it. Although not shown in FIG. 2, partial depletion of solid solution was found in the cobalt-enriched layer, while enrichment of solid solution was found in the partially cobalt-depleted layer.

Die zwei waagerechten Linien zeigen die typische Streuung um die Nennwerte der chemischen Eigenschaften der Mischung, die bei der Analyse des Materials des Hauptteils auftritt.The two horizontal lines show the typical scatter the nominal values of the chemical properties of the mixture, which occurs when analyzing the material of the main part.

Claims (13)

1. Gesinterter Hartmetallkörper mit einer Porosität vom Typ A bis B, mit einer mit Binder angereicherten, an in fester Lösung vorliegenden Carbiden verarmten Schicht (14) nahe seiner Oberfläche, mit einer an Binder verarmten, mit in fester Lösung vorliegenden Carbiden angereicherten, unterhalb der mit Binder angereicherten Schicht (14) befindlichen weiteren Schicht (16) und gegebenenfalls mit einem harten, dichten, hochschmelzenden, festhaftenden Überzug (10),
erhältlich durch
  • - Herstellen eines Pulvergemisches aus
    • a) Wolframcarbid als Hauptbestandteil,
    • b) mindestens 3 Gew.-% eines aus Co, Ni, Fe oder einer der Legierungen dieser Metalle bestehenden Binders und
    • c) 0,5 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Pulvergemisches, an Ti, Zr, Hf, V, Nb und/oder Ta in Form ihrer Metalle, Legierungen, Hydride, Nitride oder Carbonitride,
  • - Verpressen dieses Pulvergemisches zu einem Preßling,
  • - Sintern des Preßlings bei einer über dem Schmelzpunkt des Binders liegenden Temperatur
  • - und gegebenenfalls Aufbringen des hochschmelzenden Überzugs.
1. Sintered hard metal body with a porosity of type A to B, with a layer enriched with binder, depleted in solid solution carbides ( 14 ) near its surface, with a depleted in binder, enriched with solid carbides below the further layer ( 16 ) with a layer ( 14 ) enriched with binder and optionally with a hard, dense, high-melting, firmly adhering coating ( 10 ),
available through
  • - Making a powder mixture
    • a) tungsten carbide as the main component,
    • b) at least 3% by weight of a binder consisting of Co, Ni, Fe or one of the alloys of these metals and
    • c) 0.5 to 2% by weight, based on the mass of the powder mixture, of Ti, Zr, Hf, V, Nb and / or Ta in the form of their metals, alloys, hydrides, nitrides or carbonitrides,
  • Pressing this powder mixture into a compact,
  • - Sintering the compact at a temperature above the melting point of the binder
  • - and optionally applying the high-melting coating.
2. Hartmetallkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das chemische Mittel Titannitrid oder Titancarbonitrid ist.2. hard metal body according to claim 1, characterized in that the chemical agent titanium nitride or Is titanium carbonitride. 3. Hartmetallkörper nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Bindergehalt von zwischen 5 und 10 Gew.-%. 3. hard metal body according to claim 1 or 2, characterized by a binder content of between 5 and 10% by weight.   4. Hartmetallkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Gsamtgehalt an kubischem Carbid von höchstens 20 Gew.-%.4. hard metal body according to one of claims 1 to 3, characterized by a total content of cubic Carbide of at most 20% by weight. 5. Hartmetallkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Binder angereicherte Schicht (14) an der äußeren Oberfläche einen Metallgehalt von dem 1,5- bis 3fachen des mittleren Metallgehaltes des Körpers aufweist.5. Hard metal body according to one of claims 1 to 4, characterized in that the layer enriched with binder ( 14 ) has on the outer surface a metal content of 1.5 to 3 times the average metal content of the body. 6. Hartmetallkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Binder angereicherte Schicht (14) sich von der äußeren Oberfläche des Körpers in Richtung auf das Innere bis zu einer Mindesttiefe von 6 µm erstreckt.6. Hard metal body according to one of claims 1 to 5, characterized in that the layer enriched with binder ( 14 ) extends from the outer surface of the body in the direction of the interior to a minimum depth of 6 microns. 7. Hartmetallkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Binder angereicherte Schicht (14) sich von der äußeren Oberfläche des Körpers in Richtung auf das Innere bis zu einer Tiefe von 12 bis 50 µm erstreckt.7. Hard metal body according to one of claims 1 to 6, characterized in that the binder-enriched layer ( 14 ) extends from the outer surface of the body towards the inside to a depth of 12 to 50 microns. 8. Hartmetallkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (10) aus einer oder mehreren Schichten aus den Carbiden, Nitriden, Boriden oder Carbonitriden von Titan, Zirkonium, Hafnium, Niob, Tantal oder Vanadium oder aus dem Oxid oder Oxynitrid von Aluminium besteht. 8. Carbide body according to one of claims 1 to 7, characterized in that the coating ( 10 ) from one or more layers of the carbides, nitrides, borides or carbonitrides of titanium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum or vanadium or from the oxide or oxynitride of aluminum. 9. Hartmetallkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (10) eine Schicht aus Titancarbid und eine Schicht aus Titannitrid enthält und daß die Gesamtdicke des Überzugs (10) weniger als etwa 10 µm beträgt.9. hard metal body according to claim 8, characterized in that the coating ( 10 ) contains a layer of titanium carbide and a layer of titanium nitride and that the total thickness of the coating ( 10 ) is less than about 10 microns. 10. Verfahren zur Herstellung des Hartmetallkörpers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 durch Herstellen eines Pulvergemisches gewünschter Zusammensetzung, Verpressen dieses Gemisches, Sintern des Preßlings und gegebenenfalls Aufbringen eines hochschmelzenden Überzugs, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulvergemisch aus
  • a) Wolframcarbid als Hauptbestandteil,
  • b) mindestens 3 Gew.-% eines aus Co, Ni, Fe oder einer der Legierungen dieser Metalle bestehenden Binders und
  • c) bis zu 15 Gew.-% einer zur Bildung der mit Binder angereicherten Schicht (14) wirksamen Menge an Ti, Zr, Hf, V, Nb und/oder Ta in Form ihrer Metalle, Legierungen, Hydride, Nitride oder Carbonitride
10. A method for producing the hard metal body according to one of claims 1 to 9 by producing a powder mixture of the desired composition, pressing this mixture, sintering the compact and optionally applying a high-melting coating, characterized in that the powder mixture
  • a) tungsten carbide as the main component,
  • b) at least 3% by weight of a binder consisting of Co, Ni, Fe or one of the alloys of these metals and
  • c) up to 15% by weight of an effective amount of Ti, Zr, Hf, V, Nb and / or Ta in the form of their metals, alloys, hydrides, nitrides or carbonitrides to form the layer ( 14 ) enriched with binder
hergestellt und der aus dem Pulvergemisch gebildete Preßling mindestens 15 Minuten lang bei 1285 bis 1540°C vakuumgesintert wird.produced and the compact formed from the powder mixture at 1285 to 1540 ° C for at least 15 minutes is vacuum sintered. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßling 30 bis 150 Minuten lang bei 1370 bis 1500°C gesintert wird.11. The method according to claim 10, characterized in that the compact at 1370 to 30 to 150 minutes 1500 ° C is sintered. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßling bei einem Druck von zwischen 0,133 und 0,200 hPa gesintert wird.12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that the compact at a pressure of between 0.133 and 0.200 hPa is sintered.
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